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Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio estacionário que se encontra no estado fundamental. Depois de um intervalo de tempo da ordem de microssegundos, outro fóton com energia de 15 eV colide inelasticamente com o mesmo átomo de hidrogênio. Instrumentos são utilizados para observar o resultado dessas interações. Em um detector será observado

(A) um fóton com energia de 10,2 eV e um elétron com energia cinética de 1,4 eV.
(B) um fóton com energia de 15 eV e um elétron com energia cinética de 1,8 eV.
(C) um fóton com energia de 10,2 eV e outro fóton com energia de 1,4 eV.
(D) dois fótons com energias de 1,4 eV.
(E) dois fótons com energias de 10,2 eV.
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Vamos analisar a situação passo a passo: 1. Primeira colisão: Um fóton com energia de 10,2 eV colide inelasticamente com um átomo de hidrogênio no estado fundamental. Essa energia é exatamente a necessária para excitar o elétron do hidrogênio do estado fundamental (n=1) para o primeiro estado excitado (n=2). Após essa colisão, o átomo de hidrogênio fica no estado excitado e não há emissão de fóton nesse momento. 2. Segunda colisão: Um fóton com energia de 15 eV colide com o átomo de hidrogênio que agora está no estado excitado (n=2). Para que o elétron possa ser ejetado, a energia do fóton deve ser suficiente para superar a energia de ionização do hidrogênio, que é de 13,6 eV. Portanto, a energia disponível para o elétron após a excitação é: - Energia do fóton (15 eV) - Energia de ionização (13,6 eV) = 1,4 eV de energia cinética para o elétron. Agora, vamos analisar as alternativas: (A) um fóton com energia de 10,2 eV e um elétron com energia cinética de 1,4 eV. (B) um fóton com energia de 15 eV e um elétron com energia cinética de 1,8 eV. (C) um fóton com energia de 10,2 eV e outro fóton com energia de 1,4 eV. (D) dois fótons com energias de 1,4 eV. (E) dois fótons com energias de 10,2 eV. A única alternativa que corresponde ao que foi descrito é a (A), pois após a primeira colisão não há fóton emitido, e após a segunda colisão, o elétron ejetado terá 1,4 eV de energia cinética. Portanto, a resposta correta é: (A) um fóton com energia de 10,2 eV e um elétron com energia cinética de 1,4 eV.

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