FÍSICA PROF. NELSON BEZERRAPROF. WILLIAM COSTA2º ANOENSINO MÉDIO

Unidade IIIEnergia: conservação e transformação

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 16.2ConteúdoEfeito Compton, efeito fotoelétrico e produção de pares.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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HabilidadeRelacionar os conceitos fundamentais das ondas eletromagnéticas no âmbito da física moderna.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Ondas eletromagnéticas

REVISÃO

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• Período • Frequência • Velocidade

REVISÃO

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- Espectro eletromagnético- Espectro visível

REVISÃO

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O acidente de Chernobyl ocorreu em 26 de abril de 1986 e foi o mais grave na história da energia nuclear comercial. A explosão do reator nuclear causou uma enorme liberação de resíduos tóxicos em grandes áreas da Bielorrússia, da Ucrânia e da Rússia. A população da Bielorrússia, Ucrânia e Rússia ficou exposta à radiação e houve centenas de registros de casos de câncer de tireoide. Por que a radiação é perigosa ao organismo do ser humano?

DESAFIO DO DIA

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O efeito fotoelétrico • Ocorre quando um fóton incide num elétron orbital fortemente

ligado ao núcleo atômico. Nesse caso, a energia será totalmente absorvida pelo elétron e o fóton deixará de existir. O elétron é ejetado do átomo, provocando ionização.

AULA

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O efeito fotoelétrico • A probabilidade de ocorrer efeito fotoelétrico com

núcleos de número atômico alto é muito maior.

AULA

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O efeito fotoelétrico • Para que essa interação ocorra, o fóton deve,

obrigatoriamente, ter energia maior do que a energia de ligação do elétron.

AULA

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O efeito fotoelétrico • Ocorre uma ionização do átomo.

AULA

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A descoberta desse efeito ocorreu entre 1886 e 1887 por Heinrich Hertz, que usou a física clássica para explicá-lo.

Heinrich Hertz

AULA

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Albert Einstein, no ano de 1921, recebeu o Prêmio Nobel em física ao explicar o efeito fotoelétrico sob a ótica da física moderna.

Albert Einstein

AULA

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Efeito fotoelétrico

AULA

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O efeito ComptonArthur Holly Compton, em 1922, após realizar alguns estudos sobre a interação radiação-matéria, percebeu que quando um feixe de raios X incide sobre um alvo de carbono, sofre um espalhamento.

Arthur Holly Compton

AULA

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Compton constatou, através da experimentação, que a frequência dos raios X espalhados era sempre menor do que a frequência dos raios X incidentes. A figura abaixo nos mostra o esquema da ocorrência desse fenômeno, conhecido como Efeito Compton.

AULA

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AULA

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Compton inspirou-se na abordagem de Einstein, ou seja, ele interpretou os raios X como sendo feixes de partículas e a interação como sendo uma colisão de partículas.

AULA

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Compton foi ainda mais longe. Ele investigou também a interação do ponto de vista da lei da conservação do momento linear.

Onde: • Q – é o momento linear do fóton; • c – é a velocidade da luz no vácuo; • h – é a constante de Planck; • λ – é o comprimento de onda da radiação.

Qfótonh · f c

hλ

= =

AULA

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Efeito Compton

AULA

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Produção de paresOcorre quando um fóton se aproxima bastante do núcleo atômico. Ao interagir com o campo nuclear, ocorrerá uma grande mudança que “transforma” a energia do fóton em massa, pela famosa relação:E = m c2.

AULA

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Quando o fóton sofre esse tipo de interação, aparecem duas partículas em seu lugar e ele desaparece. Essas partículas são:

• um elétron de carga elétrica negativa e; • um elétron de carga elétrica positiva (pósitron).

AULA

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AULA

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A energia associada a um elétron é equivalente a 511keV. Como o pósitron é igual a um elétron, a exceção de sua carga elétrica, a energia necessária para produzir um par elétron-pósitron é igual a 1022keV.

AULA

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AULA

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Quanto maior a energia do fóton, maior a probabilidade de ocorrer esse tipo de interação. A energia excedente ao valor necessário para produzir as partículas será sua energia cinética após a interação.

AULA

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Como a interação depende do campo nuclear, quanto maior o número atômico, maior a probabilidade de interação.

AULA

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1. Associe a segunda coluna de acordo com a primeira.

1. Efeito Fotoelétrico.

2. Efeito Compton.

3. Produção de Pares.

( ) Ocorre quando um fóton se aproxima bastante do núcleo atômico.

( ) Ocorre quando um feixe de raios X incide sobre um alvo de carbono, sofrendo um espalhamento.

( ) Ocorre quando um fóton incide num elétron orbital fortemente ligado ao núcleo atômico, provocando a ejeção do elétron e a ionização do átomo.

( ) Quanto maior a energia do fóton, maior a probabilidade de ocorrer esse tipo de interação.

( ) Foi descoberto por Hertz e explicado corretamente por Einstein.

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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ConceitoChama-se onda eletromagnética ao conjunto dos campos elétrico e magnético propagando-se pelo espaço. As ondas eletromagnéticas são sempre produzidas por cargas elétricas aceleradas ou retardadas.

Velocidade da Luz no vácuo é constante.

RESUMO DO DIA

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• O efeito fotoelétrico

RESUMO DO DIA

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• O efeito Compton

RESUMO DO DIA

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• Produção de Pares

RESUMO DO DIA

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Duas estrelas se chocam no espaço violentamente

DESAFIO DO DIA

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Perceba que, em determinada parte do vídeo, o repórter relata que a colisão entre estrelas ocorreu a 131 milhões de anos atrás. Por que observamos isso somente nos dias de hoje?E em relação às ondas gravitacionais, faz sentido que elas existam na situação descrita no vídeo?

DESAFIO DO DIA

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O acidente de Chernobyl ocorreu em 26 de abril de 1986 e foi o mais grave na história da energia nuclear comercial. A explosão do reator nuclear causou uma enorme liberação de resíduos tóxicos em grandes áreas da Bielorrússia, da Ucrânia e da Rússia. A população da Bielorrússia, Ucrânia e Rússia ficou exposta à radiação e houve centenas de registros de casos de câncer de tireoide. Por que a radiação é perigosa ao organismo do ser humano?

DESAFIO DO DIA

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