Dissertativa 10 - 2ª Fase - Dia 3 - ITA 2027

Gabarito

  • Questão ativa

  • Já visualizadas

  • Não visualizadas

  • Resolução pendente

  • ANL

    Questão anulada

  • S/A

    Sem alternativas

Questão 10

Dissertativa
10

Em um determinado referencial inercial, um elétron em repouso interage com um fóton de frequência ν. Sabendo que essa colisão é elástica e que o fóton é desviado de um ângulo θ em relação à sua trajetória original, faça o que se pede.

a) Deduza a expressão para a frequência ν' do fóton espalhado em função de ν, de θ, da massa do elétron me, da constante de Planck h e da velocidade da luz c.

b) Considere agora um observador  O que se move com velocidade constante na mesma direção do fóton espalhado. Obtenha a velocidade V que o observador O deva ter para que a frequência do fóton espalhado nesse referencial seja a mesma frequência original ν.
 
 
 
 

Resolução:

a) Sejam Ee e pe a energia e o módulo do momento do elétron após a colisão. Conservando a energia:

hν+mec2=hν'+Ee

Ee=h(ν-ν')+mec2

Pela conservação do momento, os momentos formam o triângulo da figura. Pela lei dos cossenos:

 

pe2=hνc2+hν'c2-2hνchν'ccosθ

Da dinâmica relativística, vem a relação entre a energia e o momento do elétron:

Ee2=pe2c2+me2c4

Assim:

pe2c2=[h(ν-ν')+mec2]2-me2c4

Na equação da colisão:

[h(ν-ν')+mec2]2-me2c4=h2ν2+h2ν'2-2h2νν'cosθ

h2(ν-ν')2+2h(ν-ν')mec2=h2ν2+h2ν'2-2h2νν'cosθ

-2h2νν'+2h(ν-ν')mec2=-2h2νν'cosθ

mec2(ν-ν')=hνν'(1-cosθ)

Isolando ν'⇒ ν'=ν1+hνmec2(1-cosθ)

 

b) Como ν'<ν, o observador deve se mover na direção do fóton espalhado, em sentido oposto ao de sua propagação, para medir uma frequência maior. Tomando β=Vc

ν=ν'1+β1-β⇒β=ν2-ν'2ν2+ν'2

Do item a:

β=ν2-ν1+hνmec2(1-cosθ)2ν2+ν1+hνmec2(1-cosθ)2

β=1-11+hνmec2(1-cosθ)21+11+hνmec2(1-cosθ)2

β=1+hνmec2(1-cosθ)2-11+hνmec2(1-cosθ)2+1

Finalmente, com V=βc⇒ V=1+hνmec2(1-cosθ)2-11+hνmec2(1-cosθ)2+1c

 

 

10

Downloads

  • Provas

Fique por dentro das novidades

Inscreva-se em nossa newsletter para receber atualizações sobre novas resoluções, dicas de estudo e informações que vão fazer a diferença na sua preparação!