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Questão FC714683

A tabela a seguir apresenta as dependências aproximadas das seções de choque mássicas de interações em relação à energia, E, e ao número atômico, Z, do meio para os principais efei

Física Moderna

VUNESP · 2025

A tabela a seguir apresenta as dependências aproximadas das seções de choque mássicas de interações em relação à energia, E, e ao número atômico, Z, do meio para os principais efeitos de interação de fótons com a matéria:

 

Efeito

 Dependência com E

Dependência com Z

Espalhamento coerente

 I II

Espalhamento Compton

 E baixo – cresce lento E alto – decresce lento III

Efeito fotoelétrico

 IV V

Produção de par

 E baixo – ln(E) E alto – E0 VI
 

Assinale a alternativa que completa corretamente a tabela.

  1. I: E2; II: Z−1; III: Z−1; IV: E-3; V: Z3,5 e VI: Z1
  2. I: E2; II: Z1; III: Z2; IV: E3; V: Z-3,5 e VI: Z0
  3. I: E-2; II: Z1; III: Z0; IV: E-3; V: Z3,5 e VI: Z1
  4. I: E-2; II: Z2; III: Z0; IV: E-3; V: Z-4,5 e VI: Z0
  5. I: E-2; II: Z1; III: Z0; IV: E0; V: Z4,5 e VI: Z1
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Gabarito

Certo

Comentário do professor

Espalhamento coerente: a seção eficaz decai com a energia aproximadamente como \(E^{-2}\) porque a amplitude de espalhamento decresce com o comprimento de onda, levando a uma seção que varia como o quadrado dessa amplitude. A dependência com o número atômico, aqui indicada como \(Z^{1}\), refere se à representação por massa, onde a contribuição segue o número de elétrons por massa.

Espalhamento Compton: apresenta dependência fraca com \(Z\), assim \(Z^{0}\), pois a interação é por elétron livre e o número de elétrons por unidade de massa é quase constante entre elementos. Em energia, tende a um valor quase constante em baixas energias (regime Thomson) e decresce lentamente em altas energias segundo a fórmula de Klein‑Nishina.

Efeito fotoelétrico: decai fortemente com a energia, aqui aproximado por \(E^{-3}\), e cresce muito com o número atômico, aproximadamente como \(Z^{3.5}\), devido à probabilidade aumentada de interação com elétrons fortemente ligados em átomos pesados.

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