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Fisica atomica - Raios - x, Exercícios de Física

Raios - x: propriedades; transformacao dos raios

Tipologia: Exercícios

2022

Compartilhado em 31/08/2022

pedro-aiane-12
pedro-aiane-12 🇧🇷

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Aula 3 Física atómica
Sumário: Raios X
Propriedades e Aplicações dos raios x
Transformações de energia no tubo dos raios x
Raios x
Raios x são ondas electromagnéticas produzidos quando um feixe de electrões choca com
um alvo metálico. A frequência dos raios x é tanto maior quanto for a energia dos electrões
que chocam com o alvo metálico.
Propriedades dos Raios X
Os raios x têm as seguintes propriedades:
Propagam-se em linha recta;
Atravessam a matéria praticamente sem se alterarem;
Provocam fluorescência quando incidem sobre certas substâncias especialmente em
sais;
Não sofrem deflecção em campos eléctricos e magnéticos;
Provocam descarga eléctrica sobre corpos electrizados;
Provocam o efeito fotoeléctrico;
São produzidos quando um feixe raios catódicos incide sobre os núcleos de um alvo
metálico.
Aplicações dos raios x
Os raios x são aplicados nas seguintes áreas:
Na arte, para a detecção de imagens ocultas em pinturas antigas.
Na engenharia, para o exame de metais, na procura de defeitos de fabrico.
Na medicina, como meio de diagnóstico (detecção de ossos partidos, investigação de
desordens respiratórias ou digestivas) e como terêutico (no tratamento de cânceres
malignos).
Transformações de energia no tubo dos raios x
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Aula 3 – Física atómica Sumário: Raios X

  • Propriedades e Aplicações dos raios – x
  • Transformações de energia no tubo dos raios – x Raios – x Raios x – são ondas electromagnéticas produzidos quando um feixe de electrões choca com um alvo metálico. A frequência dos raios x é tanto maior quanto for a energia dos electrões que chocam com o alvo metálico. Propriedades dos Raios X Os raios – x têm as seguintes propriedades:
  • Propagam-se em linha recta;
  • Atravessam a matéria praticamente sem se alterarem;
  • Provocam fluorescência quando incidem sobre certas substâncias especialmente em sais;
  • Não sofrem deflecção em campos eléctricos e magnéticos;
  • Provocam descarga eléctrica sobre corpos electrizados;
  • Provocam o efeito fotoeléctrico;
  • São produzidos quando um feixe raios catódicos incide sobre os núcleos de um alvo metálico. Aplicações dos raios – x Os raios – x são aplicados nas seguintes áreas:
  • Na arte, para a detecção de imagens ocultas em pinturas antigas.
  • Na engenharia, para o exame de metais, na procura de defeitos de fabrico.
  • Na medicina, como meio de diagnóstico (detecção de ossos partidos, investigação de desordens respiratórias ou digestivas) e como terêutico (no tratamento de cânceres malignos). Transformações de energia no tubo dos raios – x

Tubo de raios – x Os raios-x são produzidos quando um feixe de electrões choca com um alvo metálico. Durante todos estes processos há transformações de energia, pois segundo a lei da conservação de energia: Na natureza a energia não se cria nem se destrói, apenas transforma-se. Durante a colisão dos electrões com o ânodo, a sua energia cinética é transformada em energia das ondas electromagnéticas que é constituída pelos raios-x. Assim, podemos escrever: 𝐸𝑝𝑒𝑙 = 𝐸𝐶 = 𝐸𝑅−𝑋 Onde: 𝐸𝑝𝑒𝑙 → é a energia potencial eléctrica e é dada por: 𝑬𝒑𝒆𝒍 = 𝒒 ⋅ 𝑼 𝐸𝐶 → é a energia cinética e é dada por: 𝑬𝑪 = 𝟏 𝟐

𝐸𝑅−𝑋 → é a energia dos raios – x ou fotões que constituem e é dada por: 𝑬𝑹−𝑿 = 𝒉 ⋅ 𝒇𝒎𝒂𝒙 ou 𝑬𝑹−𝑿 = 𝒉𝒄 𝝀𝒎𝒊𝒏 Assim, na produção dos raios – x, tendo em conta as transformações de energia, são válidas as seguintes igualdades: 𝐸𝑝𝑒𝑙 = 𝐸𝐶 = 𝐸𝑅−𝑋 𝒒 ⋅ 𝑼 =

𝒎𝒗𝟐^ = 𝒉 ⋅ 𝒇𝒎𝒂𝒙 =

Onde: q → é a carga do electrão (q = 1,6.10-^19 C), U → é a d.d.p. entre o cátodo e o ânodo, m → é a massa do electrão (m = 9,11.10-^31 kg); fmax → é a frequência máxima dos raios–x produzidos; λmin → é o comprimento de onda mínimo dos raios-x produzidos. Exemplo:

  1. Um tubo de raios-x opera a uma d.d.p. de 200 V.

a) Faca a legenda do tubo. b) Calcule a energia potencial dos raios catódicos. c) Calcule a energia dos Raios – X.

  1. O comprimento de onda mínimo dos raios – x produzidos por um tubo é de 0,02 A. Calcule a d.d.p. mínima entre o cátodo e o ânodo. Considere: 1 𝐴 = 10 −^10 𝑚; 1 𝑘𝑉 = 1000 𝑉.
  2. Calcule a frequência e o comprimento de onda dos raios – x mais energéticos emitidos num tubo que opere com as seguintes voltagens: a) 10 kV b) 25 kV c) 150 kV d) 200 kV