Questão 34971
ITA 2018
(ITA - 2018 - 1 FASE) Com um certo material, cujas camadas atômicas interdistam de uma distância d, interage um feixe de radiação que é detectado em um ângulo conforme a figura. Tal experimento é realizado em duas situações: (I) o feixe é de raios X monocromáticos, com sua intensidade de radiação medida por um detector, resultando numa distribuição de intensidade em função de
, com valor máximo para
, e (II) o feixe é composto por elétrons monoenergéticos, com a contagem do número de elétrons por segundo para cada ângulo medido, resultando no seu valor máximo para
. Assinale a opção com possíveis mudanças que implicam a alteração simultânea dos ângulos
e
medidos.
Aumenta-se a intensidade do feixe de raio X e diminui-se a velocidade dos elétrons.
Aumenta-se a frequência dos raios X e triplica-se o número de elétrons no feixe.
Aumentam-se o comprimento de onda dos raios X e a energia cinética dos elétrons.
Dobram-se a distância entre camadas d (pela escolha de outro material) e o comprimento de onda dos raios X. Além disso, diminui-se a velocidade dos elétrons pela metade.
Diminui-se a intensidade dos raios X e aumenta-se a energia dos elétrons.
Gabarito:
Aumentam-se o comprimento de onda dos raios X e a energia cinética dos elétrons.
Resolução:
A diferença do curso entre os raios 1 e 2, referente à interferência construtiva dos raios x, deve ser múltipla inteira do comprimento de onda do feixe.
Com
O comprimento de onda de Broglie , referente ao feixe de elétrons, de massa m e energia cinética E, é dado por:
Agora, para a interferência construtiva do feixe de elétrons, analogamente ao feixe de raios x, temos:
Com
Vamos às alternativas:
a)INCORRETA, pois, a equação (A) mostra que o ângulo não se altera com a intensidade do feixe, mas sim, com o comprimento de onda
.
b)INCORRETA, pois, a equação (B) mostra que o ângulo não se altera com o número de elétrons do feixe, mas sim, com a energia cinética do elétron (E).
c)CORRETA, pois, ao aumentar , o ângulo
também aumenta; ao aumentar E, o ângulo
diminui, ocorrendo assim, uma alteração simultânea nos ângulos
e
.
d)INCORRETA, pois, o ângulo não se altera quando dobramos d e
.
e)INCORRETA, pois, como dito na alternativa a, não há tal aumento na energia dos elétrons, ao se diminuir a intensidade do raio x.