O laser consiste em uma fonte de luz coerente e monocromática, sendo largamente utilizado em leitores de códigos de barras e também em aplicações na física

O  laser  consiste em uma fonte de luz coerente e monocromática, sendo largamente utilizado em leitores de códigos de barras e também em apl...

O laser consiste em uma fonte de luz coerente e monocromática, sendo largamente utilizado em leitores de códigos de barras e também em aplicações na física, na medicina e em outras áreas. Seu princípio de funcionamento é baseado na emissão estimulada de fótons.

Em um tipo comum de laser, uma quantidade de átomos é excitada para um estado de energia E2. Em seguida alguns desses átomos são estimulados a decair para um estado de energia menor E1, emitindo um fóton com energia dada pela diferença entre E2 e E1. De modo similar, esse de caimento estimula outros átomos a emitirem fótons formando um processo em cadeia com geração de luz.

a) Qual tipo de laser emite fótons com maior energia: o de luz vermelha ou o de luz azul? Justifique sua resposta.

b) Determine a frequência (em Hz) de um fóton com comprimento de onda na região de cor laranja mostrada na figura.

c) Determine o comprimento de onda de um fóton (em nm) considerando um laser cujas energias E2 e E1 correspondem aproximadamente a 20,2 eV e 18,7 eV, respectivamente.

Note e adote:

A energia E de um fóton relaciona-se com sua frequência f por meio da relação E = hf, onde h = 4 × 10⁻¹⁵ eV.s e a frequência é dada em Hz.

Velocidade da luz no vácuo: c = 3 × 10⁸ m/s.

Legenda para daltônicos: Gráfico do espectro visível com cores em função do comprimento de onda, que se inicia no azul (lado esquerdo a 400 nm), passando pelo verde (500 nm), amarelo (550 nm), laranja (600 nm) e terminando no vermelho (lado direito a 700 nm).

QUESTÃO ANTERIOR:

- A conversão de energia mecânica das ondas do mar é uma promissora fonte alternativa de energia limpa, e vários protótipos têm sido desenvolvidos para este fim.

RESOLUÇÃO (Cursos Objetivo):

a) Da Equação Fundamental da Ondulatória:

Da Equação de Planck, dada no enunciado:

E = hf (II)

Substituindo-se (I) em (II):

Sendo λazul < λvermelho (400nm < 700nm) e observando-se que h e c são constantes, conclui-se, a partir da expressão acima, que

Eazul > Evermelho

b) c = λf

Com c = 3 . 10⁸m/s e 

λL = 600nm = 600 . 10⁻⁹m = 6 . 10⁻⁷m, 

deter mina-se a frequência associada ao fóton da cor laranja, fL.

3 . 10⁸ = 6 . 10⁻⁷ fL ⇒ fL = 5 . 10¹⁴ Hz

c) Do enunciado:

Logo:

Da qual:

λ = 8 . 10⁻⁷m = 800nm

GABARITO:

a) Os fótons de maior energia correspondem ao laser azul.

b) 5 . 10¹⁴Hz

c) 800nm

PRÓXIMA QUESTÃO:

- Uma bola de borracha de massa m = 50 gramas é abandonada do repouso, a partir de uma certa altura h. 

QUESTÃO DISPONÍVEL EM:

- Prova FUVEST 2022 (2ª fase) com Resolução