Questão 3

(FUVEST - 2022 - 2ª fase)

O laser consiste em uma fonte de luz coerente e monocromática, sendo largamente utilizado em leitores de códigos de barras e também em aplicações na física, na medicina e em outras áreas. Seu princípio de funcionamento é baseado na emissão estimulada de fótons. Em um tipo comum de laser, uma quantidade de átomos é excitada para um estado de energia E₂. Em seguida alguns desses átomos são estimulados a decair para um estado de energia menor E₁, emitindo um fóton com energia dada pela diferença entre E₂ e E₁. De modo similar, esse decaimento estimula outros átomos a emitirem fótons formando um processo em cadeia com geração de luz.

a) Qual tipo de laser emite fótons com maior energia: o de luz vermelha ou o de luz azul? Justifique sua resposta.

b) Determine a frequência (em Hz) de um fóton com comprimento de onda na região de cor laranja mostrada na figura.

c) Determine o comprimento de onda de um fóton (em nm) considerando um laser cujas energias E₂ e E₁ correspondem aproximadamente a 20,2 eV e 18,7 eV, respectivamente.

Note e adote: 

A energia E de um fóton relaciona-se com sua frequência por meio da relação E = h, onde h = 4 × 10⁻¹⁵ eV.s e a frequência é dada em Hz. Velocidade da luz no vácuo: c = 3 × 10⁸ m/s.

Legenda para daltônicos: Gráfico do espectro visível com cores em função do comprimento de onda, que se inicia no azul (lado esquerdo a 400 nm), passando pelo verde (500 nm), amarelo (550 nm), laranja (600 nm) e terminando no vermelho (lado direito a 700 nm).