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Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

Questão 7 — Física: Física Moderna — Modelo Atômico de Bohr

Física Física Moderna — Modelo Atômico de Bohr

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) Médio

Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) · Vestibular 2014 — Física

Gabarito disponível

É muito comum a ocorrência de impurezas em cristais semicondutores. Em primeira aproximação, a energia de ionização dessas impurezas pode ser calculada num modelo semelhante ao do átomo de hidrogênio. Considere um semicondutor com uma impureza de carga +e atraindo um elétron de carga −e. Devido a interações com os átomos da rede cristalina, o elétron, no semicondutor, possui uma massa igual a mᵣm₀, em que m₀ é a massa de repouso do elétron e mᵣ, uma constante adimensional. O conjunto impureza/elétron está imerso no meio semicondutor de permissividade relativa εᵣ. A razão entre a energia de ionização desta impureza e a energia de ionização do átomo de hidrogênio é igual a
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Resolução comentada

Energia de ionização ∝ massa efetiva/ε_r²: razão mᵣ/εᵣ².

No modelo de Bohr, a energia de ionização é proporcional a m·e⁴/ε². A massa do elétron vira mᵣm₀ e a permissividade do meio vira εᵣε₀, que entra ao quadrado. A razão em relação ao hidrogênio é mᵣ/εᵣ².

Análise das alternativas

A ignora o meio e a massa efetiva. C inverte a razão. D e E tratam a permissividade com expoente 1, mas ela aparece ao quadrado na expressão da energia.

Referência: Modelo de Bohr aplicado a impurezas em semicondutores.

Resolução comentada do VaiConcursos.

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Gabarito: B

Fonte: Gabarito preliminar: Gabarito ITA 2014 — página 1