21/12/2009

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VII RELAEFVII Reunião Latino-Americana sobre Ensino de Física

23 a 27 de novembro de 2009

Porto Alegre, RS, Brasil

Mecânica Quântica no Ensino Médio

Professores: Victoria E. Herscovitz (IF-UFRGS)

Iramaia Cabral de Paulo (IF-UFMT)

UFRGS UFMT

Algumas dificuldades para o Ensino de MQ

1 - Fenômenos que a MQ descreve não são

familiares e até contrariam expectativas do

cotidiano.

LOGO - A Teoria se fundamenta em princípios que

parecem “bizarros” (para dizer o mínimo).

2- É uma Teoria relativamente jovem – cerca de

100 anos contra 500 da Clássica (considerando

Copérnico como marco temporal zero).

Bohr, Heisenberg e Pauli em 1934 ou 1936, na cafeteria do

Instituto Bohr.

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3 - A percepção “clássica” é

desenvolvida em nós

praticamente desde o

nascimento, o que torna as

explicações via Física

Clássica praticamente como

VERDADES ABSOLUTAS.

4 - Nossa linguagem (idioma) é clássica.

5 – A importância da Matemática na

conceitualização está sendo minimizada.

http://mob222.photobucket.com/albums/dd315/metiredesteocio/Uso%20em%20geral/matematica.jpg?t=1242013738

6 - A matemática

adotada em MQ

não é mais

difícil, mas é

menos usual.

7- Utilização da denominação “Quântica” em situações não abordadas ou descritas pela Teoria Quântica

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Aspectos adicionais

O ensino hoje se estrutura de modo

mais “rebelde”.

O estudante pressiona por mais

dinamismo nas aulas e pelo uso de

tecnologias mais avançadas.

Caligrafia, decorar a tabuada, teoremas,

são coisas do passado.

Aspectos adicionais

Interdisciplinaridade

Relações sociais modificadas (aluno –

professor)

Agora – imagens, aplicativos, atividade

de laboratório “que vá direto ao ponto”, o

computador e a rede como fonte de

informação, etc

Abordagens deste minicurso:

Ênfase na Fase Inicial

Ênfase nos Primeiros

Postulados

(a)

(b)

Inte

nsid

ad

e d

e r

ad

iação

Freqüência

5000 K

Corpo Negro

(a) Resultado clássico -

catástrofe do ultra violeta.

(b) Resultado de Planck-

concordando com os valores

medidos.

papai!

Max Planck

1900

quem, eu?!

Primeira Semente (1900)

Fóton

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Período pré-natal 1905-1924

Observação de Diversos

Fenômenos Quânticos

A Batalha Onda – Partícula

e a Conciliação (de Broglie)

Tentando Entender o Átomo:- Modelos de

Rutherford (1911) e de Bohr (1913)

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Yo creo en ti...

Efeito Fotoelétrico

Compton -1923

Einstein -1905Einstein -1905

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Efeito Compton

Pe

fóton

espalhado

Rutherford

Características

Átomo neutro

Núcleo positivo:

- Dimensão muito

reduzida frente

dimensão atômica

- Massa praticamente

a do átomo

Elétron negativo:

- Delimita dimensão

atômica

- Massa muito

reduzida frente

átomo

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Nascimento (1925-1926)

Heisenberg - Mecânica Matricial - Equação de Movimento para os Operadores

Schrödinger – Mecânica Ondulatória – Equação de Movimento para as Funções de Onda

Dirac - Mecânica Quântica -Independente de Representação

Para

vocês eu

tiro o

chapéu !

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Infância e Juventude( 1927- 1960 )

- Críticas ao comportamento da MQ por

muitos de seus familiares ilustres (dos

quais ela possui vários genes).

- EPR (discutido mais tarde). Impossível

decidir – Einstein, Podolski e Rosen ou

Bohr (Interpretação de Copenhagen) ?

- Enquanto isto...Física Nuclear, Física

Atômica, Física Molecular usam MQ

sem muito questionamento.

~

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/com

mons/d/d5/Niels_Bohr_Albert_Einstein_by

_Ehrenfest.jpg

Fase Adulta( 1960 - )

Bell (1964) propõe critério para decidir Einstein v. Bohr.

Experimentos culminam com o de grupo de A.Aspect (1982).

Einstein estava equivocado!

Se MQ cair, não será para volta da Clássica.

Surgem alguns grupos com importantes realizações

experimentais ( Áustria, França, Nova York, Rio de

Janeiro).