Lição de casa da aula: Emissão Espontânea e Estimulada Física

Nesta atividade, nós vamos praticar a descrever os processos de emissão espontânea de luz e emissão estimulada de luz.

Questão 1

Qual das alternativas a seguir é o valor mais próximo da vida útil típica aproximada de um elétron excitado em um átomo?

  • A0,1 ms
  • B1 µs
  • C0,1 ns
  • D10 µs
  • E10 ns

Questão 2

O diagrama mostra o estado fundamental e o estado excitado de um elétron em um átomo que está no caminho de um fluxo de fótons. Qual dos diagramas a seguir representa mais corretamente a emissão estimulada de um fóton do átomo devido a uma mudança no nível de energia do elétron?

  • A
  • B
  • C
  • D

Questão 3

Num instante𝑡, um átomo de hidrogénio absorveu um fotão, aumentando a energia do seu eletrão para 𝐸. Um intervalo de tempo Δ𝑡1µs passa, durante o qual nenhum outro fotão interage com o átomo.

Como é que 𝐸, a energia do eletrão num instante Δ𝑡 após 𝑡, se compara com 𝐸?

  • A𝐸>𝐸
  • B𝐸=𝐸
  • C𝐸<𝐸

Será que algum fotão foi emitido num instante Δ𝑡 após 𝑡?

  • ASim
  • BNão

Qual dos seguintes é o termo utilizado para o estado do eletrão num instante Δ𝑡 após 𝑡?

  • AEspontâneo
  • BExcitado
  • CRelaxado
  • DInstantâneo
  • EEstimulado

Questão 4

Em um instante 𝑡, um fóton 𝛾 acaba de ser absorvido por um átomo que contém muitos elétrons que podem ocupar vários estados de energia. Em um instante 𝑡=𝑡+Δ𝑡, Δ𝑡10 s, o átomo emitiu dois fótons, 𝛾 e 𝛾. Entre 𝑡 e 𝑡, o átomo não interage com nenhum outro fóton. Nenhum fóton é emitido, exceto 𝛾 e 𝛾.

Como é que a energia de 𝛾 se compara com a de 𝛾?

  • A𝛾<𝛾
  • B𝛾>𝛾
  • C𝛾=𝛾

Como é que a energia de 𝛾 se compara com a de 𝛾?

  • A𝛾=𝛾
  • B𝛾<𝛾
  • C𝛾>𝛾

Questão 5

Em um instante 𝑡, um fóton 𝛾 é absorvido pelo elétron em um átomo de hidrogênio. O elétron está em um estado relaxado antes de 𝑡. Em um instante 𝑡, um fóton 𝛾 que tem uma energia igual a de 𝛾 interage com o elétron. O intervalo entre 𝑡 e 𝑡0,1ns. Um segundo intervalo de tempo decorre, durante o qual um fóton 𝛾 é emitido. Nenhum fóton é absorvido ou emitido, exceto 𝛾 e 𝛾, e nenhum fóton diferente de 𝛾 e 𝛾 interage com o elétron.

Qual é a razão da energia de 𝛾 para a energia de 𝛾?

Se a direção da viagem de 𝛾 um pouco antes de 𝑡 é definida como estando ao longo do eixo 𝑥 na direção positiva, qual das seguintes opções poderia ser a direção de viagem de 𝛾 quando é emitido?

  • AEm uma direção entre a direção do eixo 𝑥 e uma direção perpendicular ao eixo 𝑥
  • BAo longo do eixo 𝑥 na direção positiva
  • CAo longo do eixo 𝑥 na direção negativa
  • DPerpendicular ao eixo 𝑥

Qual das opções a seguir é a gama completa de Φ, a possível diferença de fase entre 𝛾 a 𝑡 e 𝛾 quando é emitido?

  • A0Φ𝜋2radrad
  • B0Φ2𝜋radrad
  • C0Φ𝜋4radrad
  • D0Φ𝜋radrad
  • E0Φ0radrad

Qual dos seguintes é o termo usado para o tipo de emissão de fótons que produz 𝛾?

  • AEspontâneo
  • BRelaxado
  • CExcitado
  • DEstimulado
  • EInstantâneo

Questão 6

Em um instante 𝑡, um fóton 𝛾 é absorvido pelo elétron em um átomo de hidrogênio. O elétron está em um estado relaxado antes de 𝑡, e sua energia depois de 𝛾 é absorvida é 𝐸. Em um instante 𝑡, um fóton 𝛾 que tem uma energia igual a de 𝛾 interage com o elétron. O intervalo entre 𝑡 e 𝑡0,1ns. Um segundo intervalo de tempo 1µs em seguida, decorre, após o qual a energia do elétron é 𝐸. Nenhum fóton interage com o elétron, exceto 𝛾 e 𝛾. Como 𝐸 se compara a 𝐸?

  • A𝐸<𝐸
  • B𝐸=𝐸
  • C𝐸>𝐸

Questão 7

O diagrama mostra dois átomos de hidrogénio. Em ambos os átomos, a energia dos seus eletrões varia.

A variação da energia dos eletrões no átomo I é consistente com a absorção de um fotão?

  • ANão
  • BSim

A variação da energia dos eletrões no átomo II é consistente com a absorção de um fotão?

  • ASim
  • BNão

A variação da energia dos eletrões no átomo I é consistente com a emissão de um fotão?

  • ASim
  • BNão

A variação da energia dos eletrões no átomo II é consistente com a emissão de um fotão?

  • ASim
  • BNão

Questão 8

Num instante 𝑡, um átomo de hidrogénio foi absorvido de um fotão, aumentando a energia do seu eletrão para 𝐸. Um intervalo de tempo Δ𝑡0,1 ns passa, durante o qual nenhum outro fotão interage com o átomo.

Como é que 𝐸, a energia do eletrão num intervalo Δ𝑡 após 𝑡, se compara com 𝐸?

  • A𝐸=𝐸
  • B𝐸<𝐸
  • C𝐸>𝐸

Será que fotões serão emitidos num intervalo Δ𝑡 após 𝑡?

  • ANão
  • BSim

Qual dos seguintes é o termo utilizado para o estado do eletrão num intervalo Δ𝑡 após 𝑡?

  • AExcitado
  • BEspontâneo
  • CInstantâneo
  • DEstimulado
  • ERelaxado

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