Questão 70276
FUVEST
(FUVEST - 2022 - 2ª fase)
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 decaimento 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 por meio da relação E = h
, 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).
Gabarito:
Resolução:
a) A energia de um fóton é diretamente proporcional a frequência do mesmo, como a luz azul tem a maior frequência (menor comprimento de onda) então o laser azul emite fótons de maior energia do que o vermelho
b) O laranja tem comprimento de onda aproximadamente de 600nm então podemos fazer a seguinte relação:
c) Usando a fórmula de energia temos que :