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Física Quântica by Prof. Jair LP

Teoria Quântica © Slideshow by Jair LP

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Física Quântica

by Prof. Jair LP

Quantum

Uma quantidade, usualmente elementar, unitária, de algo de

natureza qualquer, abstrata ou concreta. Seu plural é Quanta.

Álbum duplo, 1997.

What the * do we know, 2006.

Os pais legítimos da Física quântica (Einstein é um pai bastardo).

A realidade é contínua ou discreta?

Antecedentes: Séculos XVIII e XIX

Isaac Newton (1704) A luz é uma partícula.

Thomas Young (1801)

A luz é uma onda.

Quem está certo?

No início, fez-se a Luz.

As equações de Maxwell (circa 1850)

4. E

As linhas de campo elétrico são sempre abertas

dt

Bd

cEx

1

Campo magnético variável produz campo elétrico

0. B

As linhas de campo magnético são sempre fechadas

dt

Ed

cJ

cBx

14

Campo elétrico variável produz campo magnético

Para Maxwell, a Luz tem que ser uma

Onda.

Fato derivado de suas equações.

Mas, para Einstein, a Luz nem sempre é

uma Onda. Em alguns fenômenos, ela se

comporta como uma Partícula.

Efeito Fotoelétrico

Presente em portas de elevadores, máquinas digitais, scanners, máquinas xerox, leitores

de códigos de barra, retina humana...

Efeito Fotoelétrico

Efeito Fotoelétrico

Efeito Fotoelétrico

Como explicar?

E = hf

Hipótese de Planck

Cada fóton (partícula de luz) contém uma energia quantizada, proporcional à

frequência da onda.

Essa equação é válida apenas para fótons.

h = 6,6.10-34 J.s

Constante de Planck

Constante fundamental da natureza, como G (constante gravitacional), c (velocidade da

luz), e (carga do elétron), etc.

EC = hf - Φ

No efeito fotoelétrico:

Cada elétron do metal absorve apenas um fóton, de energia hf. Se a energia deste fóton for superior à função trabalho do metal (Φ), o elétron será ejetado com

energia cinética EC.

Nas primeiras décadas do século XX, experimentos mostraram que

elétrons também apresentavam

comportamento ondulatório.

hHipótese de

Broglie

Toda a matéria (ex: elétrons, prótons, íons, nós!) apresenta comportamento dual.

Qλ = __

O átomo de Böhr

Os elétrons podem ser vistos como ondas;

logo, seus níveis de energia devem ser quantizados, como os harmônicos

de uma corda.

O átomo de Böhr

Princípio da Incerteza de Heisenberg

segundo Alice

Princípio da Incerteza de Heisenberg

O gato de Ceschire

Princípio da Incerteza de Heisenberg

Princípio da Incerteza de Heisenberg

Princípio da Incerteza de Heisenberg

Princípio da Incerteza de Heisenberg

Onde estava o gato?

Experimento imaginário

Princípio da Incerteza de Heisenberg

4.

hQx

E o gato?

O gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger é uma metáfora para a Física quântica.

O gato de Schrödinger

O gato de Schrödinger

Superposição dos estados “Vivo” e “Morto”.

Fim?

Slideshow by Prof. Jair LP (2004, versão 2012)