Questão FC714736
Considere que um elétron com energia cinética E se aproxima de uma barreira com potencial positivo Ub. Pela física clássica, se E < Ub, o elétron não consegue ultrapassar a barreir
Sem classificação
VUNESP · 2025
Considere que um elétron com energia cinética E se aproxima de uma barreira com potencial positivo Ub. Pela física clássica, se E < Ub, o elétron não consegue ultrapassar a barreira e continuar sua trajetória na região em que x > L. Contudo, a física quântica identifica o elétron como uma onda de matéria com uma probabilidade finita de atravessar a barreira.
(David Halliday, Robert Resnick e Jearl Walker. Fundamentos de Física. Vol. 4)
Este fenômeno previsto pela física quântica é chamado de efeito
- Hall.
- Joule.
- Fotoelétrico.
- Compton.
- Túnel.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
O fenômeno é o efeito túnel, em que uma partícula com E < U_b consegue atravessar uma barreira que seria proibida pela física clássica.
Na mecânica quântica a partícula é descrita por uma função de onda. Ao incidir sobre a barreira, essa função não zera instantaneamente: ela decai exponencialmente dentro da barreira, permitindo uma amplitude não nula do outro lado.
O decaimento é caracterizado por \( \kappa = \sqrt{2m(U_b - E)}/\hbar \), e a probabilidade de transmissão depende fortemente de \(e^{-2\kappa L}\), onde \(L\) é a largura da barreira.
Assim, mesmo com energia menor que \(U_b\), existe uma probabilidade finita de transmissão, explicando fenômenos como decaimento alfa e dispositivos eletrônicos que exploram tunelamento.
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