Considere elétrons de energia cinética
incidindo em uma barreira quadrada de altura
, com
, e largura
Qual das seguintes mudanças poderia aumentar a probabilidade de transmissão de um partícula através de uma barreira de potencial.
Escolha uma opção:
a. Diminuir a altura da barreira.
b. Aumentar a largura da barreira
c. Aumentar a altura da barreira.
d. Diminuir a energia cinética dos elétrons.
Escolha uma opção:
a. Diminuir a altura da barreira.
b. Aumentar a largura da barreira
c. Aumentar a altura da barreira.
d. Diminuir a energia cinética dos elétrons.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a pergunta está pedindo. Estamos lidando com elétrons que têm uma certa energia cinética
e estão tentando passar por uma barreira de potencial quadrada com altura
e largura
. A condição dada é que a energia cinética dos elétrons é menor que a altura da barreira (
). O assunto aqui é sobre túnel quântico, que é a probabilidade de uma partícula passar por uma barreira que, segundo a física clássica, seria impossível. Para resolver isso, precisamos entender como diferentes fatores afetam essa probabilidade de transmissão.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a barra de potencial e a energia dos elétrons. Quando
, na física clássica, os elétrons não teriam energia suficiente para “subir” sobre a barreira e seriam refletidos. Mas, no mundo quântico, existe uma chance de túnel, onde os elétrons conseguem atravessar a barreira mesmo com menos energia.
A probabilidade de túnel (
) depende de alguns fatores:
- Altura da barreira (
): Quanto menor for , mais fácil é para os elétrons atravessarem. - Largura da barreira (
): Barreiras mais estreitas aumentam a probabilidade de túnel. - Energia cinética (
) dos elétrons: Elétrons com maior energia cinética têm mais chance de atravessar a barreira.
Passo 3
Vamos analisar cada opção com base nesses fatores:
-
Opção a: Diminuir a altura da barreira.
- Se diminuirmos
, a barreira fica mais fácil de ser atravessada. Isso aumenta a probabilidade de túnel.
- Se diminuirmos
-
Opção b: Aumentar a largura da barreira.
- Aumentar
torna a barreira mais larga, o que dificulta a passagem dos elétrons. Isso diminui a probabilidade de túnel.
- Aumentar
-
Opção c: Aumentar a altura da barreira.
- Se aumentarmos
, a barreira fica mais difícil de ser atravessada. Isso diminui a probabilidade de túnel.
- Se aumentarmos
-
Opção d: Diminuir a energia cinética dos elétrons.
- Diminuir
significa que os elétrons têm menos energia para tentar atravessar a barreira. Isso também diminui a probabilidade de túnel.
- Diminuir
Resposta
A opção que aumenta a probabilidade de transmissão dos elétrons é a opção a: Diminuir a altura da barreira.