Questões de Vestibular Comentadas sobre teoria quântica em física

O efeito fotoelétrico foi observado pela primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1887. Hertz observou que, quando certas frequências de luz iluminavam uma placa metálica, elétrons excitados, denominados fotoelétrons, deixavam o metal. Posteriormente, esse efeito foi explicado por Albert Einstein quando introduziu o conceito de fóton. 
Durante um experimento, um professor demonstrou o efeito fotoelétrico iluminando diferentes placas metálicas com radiação infravermelha (E = 1,38 eV) e radiação ultravioleta (E = 4,13 eV). 
A tabela a seguir apresenta a função trabalho (f) dos materiais utilizados.


Como resultado, quando as placas foram iluminadas com radiação infravermelha, o fenômeno _________ observado nesses materiais. Quando as placas foram iluminadas com radiação ultravioleta, o fenômeno não foi observado para _________, enquanto a máxima energia cinética dos fotoelétrons foi observada para _________.

Quando uma onda luminosa incide em uma superfície metálica, a interação entre os fótons e os elétrons do metal pode fazer com que elétrons sejam emitidos da superfície.
A figura a seguir representa a emissão fotoelétrica em uma placa de césio com função trabalho de 2,14 eV, iluminada pela radiação violeta, com comprimento de onda igual a 400 nm. hƒ é a energia dos fótons; E_C é a energia cinética máxima dos elétrons emitidos e W é a função trabalho do material de que é feito o alvo, ou seja, a energia mínima que um elétron deve adquirir para poder escapar do material.
  A figura está sem escala, uso de cores fantasia. 
Considerando a constante de Planck 4,2.10^-15 eVs e a velocidade da luz no vácuo de 3,0.10⁸ m/s, a energia cinética, em eV do elétron ejetado, é igual a

A figura mostra o diagrama de níveis de energia, em elétrons-volt, para o átomo de hidrogênio, segundo o modelo proposto por Bohr. Nela está representada uma transição do elétron do nível n = 4 para o nível n = 2.
(http://astro.if.ufrgs.br. Adaptado.)

A quantidade de energia associada ao fóton emitido pelo átomo de hidrogênio na transição mostrada na figura é

Em 26 de abril de 1986, o reator 4 da usina nuclear de Chernobyl, na atual Ucrânia, explodiu durante um teste de segurança, devido a uma combinação de erros humanos. Esse foi o pior desastre nuclear da história.
Entre os resíduos radioativos mais poluentes provenientes do desastre, estão os isótopos, com a respectiva meia-vida entre parênteses: Xenônio-133 (¹³³Xe - 5,2 dias), Iodo-131 (¹³¹I - 8 dias), Césio-134 (¹³⁴ Ce - 2 anos), Estrôncio-90 (⁹⁰Sr - 28,8 anos) e Césio-137 (¹³⁷Ce - 32,2 anos). Atualmente, e por vários anos a seguir, o ⁹⁰Sr e o ¹³⁷Ce são as principais fontes de radiação na região afetada pela explosão.
A figura abaixo mostra, em particular, a cadeia de decaimentos que leva o ¹³⁷Ce ao isótopo estável Bário-137 (¹³⁷Ba).


Os processos indicados pelas setas (1), (2) e (3) são, respectivamente, decaimentos

Há processos que ocorrem na estrutura eletrônica dos átomos em que um elétron pode ganhar ou perder energia. Nesses processos, o elétron passa de um nível de energia para outro, e a diferença de energia desses dois níveis, em alguns desses processos, pode ser emitida como um fóton de luz. O fóton possui energia que pode ser determinada por uma relação direta com a frequência da luz por meio da equação E = h . f, onde E é a energia do fóton, h é a constante de Planck (h = 6,6 x 10-34 J.s) e f é a frequência da luz emitida. Nessas situações, uma unidade de energia muito utilizada é o elétron-volt (eV), sendo que 1 eV = 1,6 x 10-19J. Considere dois níveis de energia eletrônicos com valores de E1= -2,93eV e de E2 = -1,28 eV, e um elétron que decai do nível E2 para o nível E1, emitindo um fóton. Qual é, aproximadamente, a frequência da luz associada a esse fóton?

Em 1839, o físico Alexandre Edmond Becquerel (1820–1891) ao descobrir, experimentalmente, o efeito fotoelétrico, aos 19 anos de idade, jamais imaginou que estivesse criando um novo meio de captação de energia limpa. A energia solar incide sobre uma célula fotoelétrica atingindo elétrons e produzindo eletricidade que pode ser convertida em energia luminosa ou mecânica, por exemplo. Para garantir maior eficiência, o material usado na fabricação de uma célula fotoelétrica deve ter

O espectro de emissão do hidrogênio apresenta uma série de linhas na região do ultravioleta, do visível e no infravermelho próximo, como ilustra a figura a seguir.

Niels Bohr, físico dinamarquês, sugeriu que o espectro de emissão do hidrogênio está relacionado às transições do elétron em determinadas camadas. Bohr calculou a energia das camadas da eletrosfera do átomo de hidrogênio, representadas no diagrama de energia a seguir. Além disso, associou as transições eletrônicas entre a camada dois e as camadas de maior energia às quatro linhas observadas na região do visível do espectro do hidrogênio.

Um aluno encontrou um resumo sobre o modelo atômico elaborado por Bohr e o espectro de emissão atômico do hidrogênio contendo algumas afirmações.

I. A emissão de um fóton de luz decorre da transição de um elétron de uma camada de maior energia para uma camada de menor energia.

II. As transições das camadas 2, 3, 4, 5 e 6 para a camada 1 correspondem às transições de maior energia e se encontram na região do infravermelho do espectro.

III. Se a transição 3→ 2 corresponde a uma emissão de cor vermelha, a transição 4→ 2 está associada a uma emissão violeta e a 5→ 2 está associada a uma emissão verde.

Pode-se afirmar que está(ão) correta(s)