UFSC 2020 — questão 30 de Física
Enunciado em texto
Para pessoas que conseguem mover a cabeça mas têm dificuldade em falar e mover os membros, uma ponteira laser adaptada aos óculos e um quadro de comunicação (figura ao lado) podem ser uma solução útil. O laser permite que uma pessoa com movimento limitado aponte diretamente para letras, palavras e frases em um painel de comunicação. As ponteiras laser são simples e fáceis de usar, além de fornecerem uma maneira extremamente rápida e eficiente de comunicação.
[Figura: desenho de um homem sentado com uma ponteira laser presa aos óculos, cujo feixe vermelho atinge uma letra num painel de comunicação inclinado à sua frente; uma mulher, ao lado, observa.]
Disponível em: http://store.lowtechsolutions.org/head-movement. Acesso em: 10 set. 2019.
Sobre o assunto abordado e com base no exposto acima, é correto afirmar que:
(01) de acordo com o modelo atômico de Bohr, ocorre um processo de emissão espontânea de um fóton pelo átomo, causando a transferência do elétron excitado para um nível de energia mais alta.
(02) a luz do laser não pode sofrer difração, por isso pode ser muito intensa.
(04) a luz produzida por um laser apresenta apenas uma frequência.
(08) a luz produzida pelo laser é extremamente direcional.
(16) de acordo com o modelo atômico de Bohr, um fóton absorvido por um elétron causa a transferência deste de um nível de energia mais baixa para um nível de energia mais alta.
(32) na produção do laser, um fóton externo estimula um elétron excitado a passar para um estado de mais baixa energia com a emissão de um fóton de mesma energia do fóton incidente; após o efeito, ambos os fótons se propagam juntos no espaço.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC/UFFS 2020 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre absorção, emissão e as propriedades da luz laser.
A base (modelo de Bohr): o elétron só ocupa níveis de energia definidos. Ao absorver um fóton de energia igual à diferença entre dois níveis, ele sobe; ao emitir um fóton, ele desce.
(01) Falsa. Na emissão espontânea o elétron excitado desce para um nível de energia mais baixa, e o fóton leva a diferença de energia. Emitir energia e subir de nível seria contraditório.
(02) Falsa. A luz laser sofre difração como qualquer onda (é assim, aliás, que se mede a largura de uma fenda com um laser). Sua alta intensidade vem de ser um feixe estreito e coerente.
(04) Verdadeira. O laser é monocromático: todos os fótons vêm da mesma transição e têm a mesma energia, logo a mesma frequência. (Na prática, a faixa de frequências é extremamente estreita.)
(08) Verdadeira. O feixe laser quase não se abre: ele é muito colimado, e por isso o ponto de luz no painel é pequeno e nítido.
(16) Verdadeira. É a absorção: o fóton absorvido fornece a energia para o elétron passar a um nível mais alto.
(32) Verdadeira. É a emissão estimulada (a sigla LASER significa amplificação da luz por emissão estimulada de radiação): o fóton emitido é idêntico ao incidente, em energia, fase e direção, e os dois seguem juntos, o que dá a coerência e a intensidade do feixe.
⚠️ A armadilha: a (01) mistura emissão com subida de nível. Fóton saindo é energia saindo: o elétron só pode descer.
A ideia em uma frase: absorver fóton faz o elétron subir, emitir faz descer; no laser, a emissão estimulada gera fótons idênticos: luz monocromática, coerente e direcional.
Resposta: soma 60 (04 + 08 + 16 + 32).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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