Considere elétrons de energia cinética Ek incidindo em uma barreira quadrada de altura V0, com EK, e largura L 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.

Passo 1

Beleza, vamos resumir o que a pergunta está pedindo. Estamos lidando com elétrons que têm uma certa energia cinética Ek e estão tentando passar por uma barreira de potencial quadrada com altura V0 e largura L. A condição dada é que a energia cinética dos elétrons é menor que a altura da barreira ( Ek < V0). 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 Ek < V0, 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 ( T) depende de alguns fatores:
  1. Altura da barreira ( V0): Quanto menor for V0, mais fácil é para os elétrons atravessarem.
  2. Largura da barreira ( L): Barreiras mais estreitas aumentam a probabilidade de túnel.
  3. Energia cinética ( Ek) 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 V0, a barreira fica mais fácil de ser atravessada. Isso aumenta a probabilidade de túnel.
  • Opção b: Aumentar a largura da barreira.
    • Aumentar L torna a barreira mais larga, o que dificulta a passagem dos elétrons. Isso diminui a probabilidade de túnel.
  • Opção c: Aumentar a altura da barreira.
    • Se aumentarmos V0, a barreira fica mais difícil de ser atravessada. Isso diminui a probabilidade de túnel.
  • Opção d: Diminuir a energia cinética dos elétrons.
    • Diminuir Ek significa que os elétrons têm menos energia para tentar atravessar a barreira. Isso também diminui a probabilidade de túnel.

Resposta

A opção que aumenta a probabilidade de transmissão dos elétrons é a opção a: Diminuir a altura da barreira.

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