Questões de Concurso

Também são materiais utilizados em filtros solares substâncias ativas inorgânicas, como micro e nanopartículas de ZnO e o TiO₂ - famosos na indústria de dispositivos semicondutores e da opto-eletrônica onde foram primeiramente descobertos, testados e compreendidos no contexto da física moderna de materiais (que explora as propriedades eletrônicas dos materiais utilizando a mecânica quântica). Nos dois casos se tratam de materiais semicondutores (característica normalmente associada à sua forma cristalina macroscópica), com aplicações bastantes intensas, em combinações com outros materiais, em, por exemplo, células solares e dispositivos emissores de luz.

Considere as afirmativas a seguir.

I. Por terem mais átomos que as ______, e por serem mais regulares na distribuição geométrica dos átomos, as micro/nanopartículas têm seus estados eletrônicos agrupados em conjunto mais denso nas energias dos estados eletrônicos (que ficam espalhados sobre a estrutura molecular) do que no caso de moléculas. Com o aumento de tamanho dessas partículas, mantida a regularidade geométrica, esse adensamento de estados eletrônicos aumenta e leva ao surgimento de ______ de valência e condução que estão separadas por uma lacuna vazia de estados, também conhecida como gap.

II. No gráfico a seguir temos a absorbância de nanopartículas de TiO2 (taxa de absorção de fótons pelo material comparada com a potência irradiada sobre o material, valor medido em um detector óptico). Se considerarmos que as transições ficaram suficientemente intensas em torno de 400 nm, o ______ (acessível pelo processo de excitação óptica) do TiO₂ pode ser estimado em cerca de ______ eV.

Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.

Dentre os componentes mais comuns das substâncias ativas utilizadas na produção de protetores solares temos moléculas orgânicas, como o Avobenzone, também chamado 3 - (4-tert-Butylphenyl) - 1 - (4- methoxyphenyl)propane-1,3 -dione.

Em moléculas a excitação eletrônica pode levar à alterações estruturais (geométricas) na molécula, em virtude da redistribuição dos elétrons nos estados excitados em relação à distribuição no estado fundamental. O processo de alteração da geometria molecular pode então desencadear alteração na energia dos estados excitados e promover transições eletrônicas mais próximas em energia e mesmo produzir interações com o ambiente molecular. Assim, o processo de desexcitação pode ser acompanhado por uma complexa cadeia de transições eletrônicas graduais, em cascata, que resultam na emissão de fótons pouco energéticos que não oferecem riscos à estabilidade química das moléculas de DNA, como no infravermelho térmico.

Considere a energia associada à excitação por UVA de 360 nm e a energia de fótons mais energéticos da faixa do infravermelho, já seguros à saúde. Assinale a alternativa que apresenta o valor correto da diferença entre essas duas energias (com aproximação em dois algarismos significativos).

As contribuições de Einstein para a ciência trouxeram uma grande quantidade de quebra de paradigmas na medida em que ele esteve envolvido diretamente no tratamento dos fenômenos que expuseram os limites de escala de validade da mecânica clássica (notadamente com respeito à cinemática, à mecânica e à gravitação, tendo ainda contribuição significativa na mecânica estatística e a descrição de fenômenos complexos como o movimento browniano).
Considere as afirmações a seguir que representam fenômenos experimentais que as contribuições Einstein estão relacionadas.
I. O tempo nos satélites de GPS passa de forma diferente que na Terra devido a velocidade e distância que orbitam. Para garantir a sua precisão de operação e funcionalidade é necessário a inclusão das correções relativísticas na contagem do tempo. II. A descoberta de Urano só foi possível a partir dos cálculos da Relatividade Geral, que indicaram a posição do planeta a ser explorada pelos telescópios. III. A cinemática relativística foi incorporada à teoria quântica moderna na medida em que elétrons em átomos pesados, principalmente em níveis eletrônicos mais profundos, podem apresentar valores altos para o momento. IV. Einstein é famoso pelo desenvolvimento do chamado princípio de incerteza, que ficou conhecido pelo experimento do gato de Schroedinger - que guarda relação até mesmo com a promissora tecnologia dos computadores quânticos.

Dentre as alternativas, assinale aquela que corretamente identifica as afirmações que consistem de interpretações adequadas e que representam quebras de paradigma da produção científica vindos do trabalho de Einstein.

As equações de Maxwell descrevem todos os fenômenos eletromagnéticos em escala macroscópica, trouxeram uma revolução conceitual com a introdução da realidade dos campos e ainda revelaram a natureza da luz, como radiação eletromagnética.
Considere as afirmativas a seguir sobre a teoria de Maxwell.
I. Variações temporais no campo elétrico local produzem variações no campo magnético local, e vice-versa. II. Uma corrente elétrica constante gera um campo magnético ao seu redor que, por sua vez, gera um campo elétrico, que gera novamente um campo magnético e assim por diante. Esse é o princípio de geração de uma onda eletromagnética. III. Maxwell utilizou leis empíricas para a formulação de sua teoria mas a partir da teoria identificou um fenômeno que não havia sido medida anteriormente que resultou na Lei de Ampère-Maxwell. IV. A lei de Faraday relaciona campos magnéticos com tensão elétrica.

Estão corretas as afirmativas:

A interferometria é uma das técnicas experimentais que mais impactaram a metrologia. Atualmente é empregada progressivamente para ampliar a precisão de medidas como a de massa, tendo participado, em 2019, da redefinição da massa no do sistema internacional de unidades. Na imagem abaixo vemos uma figura ilustrativa de uma balança que usa interferometria. Considere uma balança acoplada a um sistema óptico que ao se deslocar causa diferença no caminho de ida e volta de um feixe de laser vermelho fazendo-o interferir sobre o sensor que capta o feixe de referência e aquele que teve seu caminho óptico alterado.

Assinale a alternativa que apresenta a escala do menor deslocamento da balança que poderia ser medida a partir da ocorrência de interferência destrutiva completa sobre o detector que registra a intensidade do feixe resultante da interferência de um laser que emite no vermelho com comprimento de onda de 700 nm. Admita que o registro temporal do deslocamento da balança não seja um problema e entenda como escala o valor que mais se aproxima em ordem de grandeza (potência de 10) do resultado.