Enunciado

Emissão estimulada em cometas. Quando um cometa se aproxima do Sol o calor faz com que o gelo da superfície do cometa sublime, produzindo uma tênue atmosfera de vapor d'água. A luz

solar dissocia as moléculas de vapor d' água, produzindo H e OH. A luz solar também pode excitar os radicais OH para níveis de maior energia. Quando o cometa ainda está relativamente distante do Sol, a luz solar excita os átomos para os níveis E 1 e E 2 com igual probabilidade

(Fig. 40-28a). Assim, não ocorre uma inversão de população entre os dois níveis Quando o cometa se aproxima do Sol, a excitação de elétrons para o nível E 1 diminui e acontece uma inversão de população. A razão tem a ver com um dos muitos comprimentos de onda

(as chamadas linhas de Fraunhofer) que estão ausentes da luz solar por causa da absorção dos átomos da atmosfera solar. Quando o cometa se aproxima do Sol, a velocidade do cometa

em relação ao Sol aumenta e o efeito Doppler se acentua, fazendo uma das linhas de Fraunhofer coincidir com o comprimento de onda necessário para excitar os elétrons dos radicais OH para o nível E 1 . A inversão de população resultante faz com que o radical comece

a irradiar por emissão estimulada (Fig. 40-28b). Ao se aproximar do Sol em dezembro de 1973 e janeiro de 1974 , o cometa K o u h o u t e k apresentou uma forte emissão na frequência de 1666 M H z em meados de najeiro.

  1. Qual é a diferença de energia E 2 - E 1 para essa emissão?
  2. Em que região do espectro eletromagnético fica essa frequência?

Passo 1

Olá pessoal, tudo bem? Essa questão assusta, mas vou ajudar vocês nessa! Vamos lá?

Letra a)

A energia do fóton emitido é igual a diferença de energia entre os níveis! Simples assim! E sabemos a frequência desse fóton: 1666 M H z = 1666 × 10 6 H z , e já estamos carecas de saber que a energia está relacionada com a frequência pela constante de Plank:

E = h f

Então é só substituir para determinar a diferença de energia:

E 2 - E 1 = h f = 4,14 × 10 - 15 . 1666 × 10 6 = 6,9 × 10 - 6 e V

Passo 2

Letra b)

E agora consultando uma tabela de frequências do espectro eletromagnético identificamos que a frequência desse fóton está na faixa das ondas de rádio.

Certo? Não disse que seria tranquilo!

Vamos pra próxima então!

Resposta

a ) 6,9 × 10 - 6 e V

b ) o n d a s   d e   r á d i o

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