DIFRAC˘AO DE EL~ ETRONS · alvo de gra te policristalino (ii)Padr~ao de interfer^enciafor-mado por...

LATEX TikZposter

DIFRACAO DE ELETRONSDIFRACAO DE ELETRONS

INTRODUCAO HISTORICA

Fısica Classica - pre seculo XX•Tres grandes teorias

(i) Mecanica Classica: Galileu Galilei, Isaac Newton,...

(ii) Teoria eletromagnetica: J. C. Maxwell, M. Faraday,...

(iii) Termodinamica e Mecanica Estatıstica: Carnot, Lord Kelvin, L. Boltzmann,...

•Os fenomenos ondulatorios, ate o inıcio do seculo XX:

(i) Ondas mecanicas: som e ondas em lıquidos ou corpos solidos

(ii) Ondas eletromagneticas: luz visıvel

Primordios da Fısica Quantica - inıcio do seculo XX

•Descoberta dos raios-X: Wilhelm C. Rontgen (1895) - (Nobel 1901, o 1o Nobel em Fısica)

•Descoberta do eletron: J. J. Thomson (1897) - (Nobel 1906)

(i) Os raios catodicos eram feixes de partıculas e nao ondas!

(ii) O eletron e a primeira partıcula subatomica

(iii) Modelo atomico de Thomson - pudim de passas

• Indıcios da natureza corpuscular da luz:

(i) Lei de radiacao do corpo negro: Max Planck (1900)

(ii) Descricao do efeito fotoeletrico: Albert Einstein (1905) - (Nobel 1921)

(iii) Efeito Compton (1923): Espalhamento de raios-X por eletrons

•Dualidade onda-partıcula:

(i) Tese de Louis de Broglie (1924): comportamento ondulatorio da materia λ = h/p

(ii) Difracao de eletrons: G. P. Thomson; Clinton Davisson e Lester Germer (1927)

(iii) Nobel de 1929: L. de Broglie

(iv) Nobel de 1937: G. P. Thomson (filho de J.J. Thomson) e Clinton Davisson

ONDAS: INTERFERENCIA E DIFRACAO

•Onda: perturbacao em alguma grandezaque pode se propagar ou oscilar de maneiraestacionaria.

•Comprimento de onda λ: quantifica a dis-tancia entre dois maximos ou mınimos deperturbacao.

Fig. 1: legenda

• Interferencia: superposicao de diferentes ondas que podem se reforcar ou se anular.

Fig. 2: Interferencia construtiva e destrutiva

•Difracao: deflexao, ou desvio, deuma onda por um objeto no seucaminho.

Fig. 3: Difracao de ondas na agua

EXPERIMENTO

•Esquema do experimento:

(i) Filamento incandescente produ-zindo eletrons que sao acelera-dos e colimados em direcao a umalvo de grafite policristalino

(ii) Padrao de interferencia for-mado por aneis luminosos con-centricos

Fig. 4: Esquema do experimento

•Grafite policristalino

(i) Composto de carbono

(ii) Empilhamneto de folhas de grafeno

Fig. 5: Estrutura do grafeno

Fig. 6: Estrutura do grafite

•Eletrons como ondas:

(i) sao difratados pelos planos ato-micos

(ii) sofrem interferencia na tela

•Lei de Bragg: 2dsen(θ) = nλ

•Concorda com de Broglie:

λ =h

p Fig. 7: Lei de Bragg

APLICACOES TECNOLOGICAS

•Limite de difracao: d ' λ/2

(i) Microscopio otico: Luz com λ = 500nm (verde) → d = 250nm = 0, 25µmOk para Celulas (1µm-100µm), porem grande para vırus (100 nm), proteınas (10 nm)e moleculas menos complexas (1 nm).

(ii) Microscopia eletronico: Ja um eletron de 10 keV tem λ = 0.01nm!Aplicacoes: medicina, producao de microchips, ciencias forenses...

Fig. 8: Imagem de uma formiga

Fig. 9: Imagem do vırus Influenza A subtipo H1N1 sendo inibido por methylated

β-lactoglobulin. The Journal of dairy research. 77. 411-8.