Questões de Concursos Públicos - SUGEP - UFRPE - 2016 - UFRPE - Físico

Os diodos emissores de luz (LEDs) são importantes dispositivos eletrônicos com inúmeras aplicações em iluminação, displays modernos de TV, celulares, computadores, entre outras aplicações. Todo diodo emissor de luz tem uma tensão mínima (tensão de limiar ou de threshold) necessária para iniciar a condução da corrente elétrica e emitir luz. Essa tensão mínima de limiar reflete:

O silício (Si) é o principal elemento semicondutor conhecido. Para aplicações práticas, os semicondutores devem ser dopados, ou seja, alguns poucos átomos da rede cristalina original do material devem ser removidos e adicionados outros átomos de elementos químicos diferentes, com a finalidade de introduzir elétrons adicionais (semicondutor dopado tipo n) e lacunas ou buracos adicionais (semicondutor dopado tipo p). A inclusão do elemento Alumínio (Al) na matriz de silício (Si) torna o material semicondutor __________, enquanto que a inclusão do elemento Fósforo (P) como dopante na matriz de Silício (Si) torna o material semicondutor ___________. Assinale a alternativa na qual se encontram os itens que completam corretamente as lacunas acima.

Um importante sensor de temperatura, amplamente utilizado nos laboratórios de pesquisa, é o sensor termopar, formado pela junção de dois metais distintos na extremidade do sensor, a qual é submetida ao aquecimento/resfriamento com a finalidade de medir o aumento/diminuição da temperatura, em relação à temperatura de referência do ambiente. O princípio físico que faz o sensor de temperatura termopar funcionar é o efeito:

O efeito Compton foi descoberto em 1923, fazendo-se incidir um feixe de raios-X em um alvo de átomos de carbono. Os raios-X são uma forma de radiação eletromagnética de alta frequência e pequeno comprimento de onda. Quando os fótons do feixe de raio-X colidem com os elétrons dos átomos de carbono, ocorre um espalhamento desses fótons em diferentes direções em torno do alvo. O efeito Compton é resultado desse espalhamento e confirma a hipótese de Albert Einstein, feita em 1916, de que os fótons da radiação eletromagnética possuem energia e __________. Assinale a alternativa na qual se encontra o item que completa corretamente a lacuna acima.

A descoberta dos raios-X foi feita pelo físico alemão Wilheelm Conrad Rontgen, em 1895. Ele verificou nesses raios a propriedade de atravessar materiais de baixa densidade, como músculos e tecidos biológicos, sendo absorvidos por materiais com densidades mais elevadas, como os ossos, por exemplo. Por isso, os raios-X são amplamente utilizados em radiografias. Outras possíveis aplicações recentes dos raios-X são:

A técnica de Tomografia Computadorizada (TC) é uma importante técnica de imagem médica, muito utilizada, por exemplo, em unidades de emergência, por fornecer muito rapidamente informações vitais de diagnóstico. A figura abaixo mostra a parte mais importante de um aparelho de TC: uma estrutura circular giratória contendo um tubo de raios-X (1) montado em um lado e um detector de raios-X (2), do outro lado da estrutura. Um feixe de raios-X cônico gira o tubo de raios-X e o detector em torno do paciente. Enquanto o dispositivo gira, milhares de imagens do paciente podem ser obtidas em uma única rotação completa, resultando em uma imagem da seção transversal completa do corpo do paciente. Com esses dados é possível criar uma imagem tridimensional (3D) do corpo do paciente, além de visões em ângulos diferentes. Qual parte de um aparelho de TC é mostrado na figura abaixo?

O raio-X convencional é particularmente útil para imagens de vasos sanguíneos e tecidos moles, como órgãos internos e músculos. Quando atravessam o corpo do paciente, uma fração da energia do feixe de raios-X é absorvida pelos tecidos, ocorrendo atenuação do feixe de raios-X, a qual depende do tipo de tecido. O osso (com atenuação muito alta), os pulmões (que contêm ar) e outros tecidos aparecem, respectivamente, nas seguintes cores:

Em física atômica, representamos um determinado elemento químico da tabela periódica pelo símbolo AXZ. Cada grupo de elementos de uma determinada coluna da tabela periódica tem propriedades físicas e químicas semelhantes, por isso são agrupados em grupos ou famílias. Os símbolos Z, X e A significam, respectivamente:

O microscópio de tunelamento é um dispositivo de formação de imagens em nível atômico, capaz de formar a imagem de superfície de materiais com resolução muito maior que os microscópios ópticos e eletrônicos usuais. O princípio de funcionamento desse microscópio se baseia na possibilidade de os elétrons sofrerem __________ na agulha metálica que forma a sonda do microscópio. Assinale a alternativa na qual se encontra o item que completa corretamente a lacuna acima.

Uma placa metálica de potássio é irradiada por um feixe de luz violeta com comprimento de onda λ = 400nm, gerando fotoelétrons pelo efeito fotoelétrico. A função trabalho da superfície de potássio vale: Φ = 2,2eV. A energia dos fótons luminosos incidentes é conhecida: E = hf = 3,1eV, onde h (= 6,63x10-34 Js) é a constante de Planck e f é a frequência da radiação luminosa incidente (f = c/λ), sendo c = 3x108 m/s a velocidade da luz no vácuo. A energia cinética máxima Kmax dos fotoelétrons ejetados da superfície metálica será de: