Palestra Quântica para leigos

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FÍSICA QUÂNTICA PARA LEIGOS
Por Fernando Tuba
X
Data: 02/02/2013 (SÁBADO)
Horário: 10h às 12h
Sala: 108-0
Apoio:
DCE Gestão Plural
Bibliografia
Para P1
• Tipler, R.A. Llewellyn e P.A., Física Moderna.
Para P2
• Eisberg, R. Resnick, R, Física Quântica
(Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e
Partículas)
Quantização da Carga
• Experimento de Faraday
• Lei de Faraday para Eletrólise
• A mesma quantidade de eletricidade, F, de aprox.
96500C, decompõe 1 átomo-grama de um íon
monovalente.
Quantização da Carga
• Experimento de JJ Thomsom (descoberta do e-)
• Tubos de raios catódicos
• Quando um campo magnético uniforme é
aplicado perpendicularmente à direção do
movimento de partículas carregas, as partículas
passam a se mover em trajetória circular
• Cargas ocorriam em múltiplos de 1,602x10-19
Quantização da Carga
• Experimento de Milikan
Mostrou que a Carga Elétrica é Quantizada, ou
seja, as cargas são dadas sempre como
múltiplos da carga elementar.
Valor da Carga do Elétron:
1,6 x 10-¹9 C
Radiação do Corpo Negro
• Um corpo que absorve toda a radiação é
chamado de Corpo Negro ideal.
Radiação do Corpo Negro
• O Comprimento de Onda para o qual a
radiação é MÁXIMA varia inversamente com a
temperatura
λ m x T = const =2,898x10
-3 m.K 
Lei de Deslocamento de Wien
Radiação do Corpo Negro
• Para encontrar qual o comprimento de onda
ou frequência, utiliza-se a relação:
c = λ . f 
Catástrofe do UV
• Equação de Rayleigh-Jeans
*Calcular a quantidade de energia de uma onda eletromagnética
Para se calcular a distribuição de um espectro para um corpo
negro, temos de calcular a densidade de energia das ondas
eletromagnéticas no interior da cavidade. Temos um número de
modos de oscilação, que foi definido como:
Catástrofe do UV
• Para grandes comprimentos de onda OK,
porém para pequenos comprimentos de onda,
a lei prevê que a Energia tenderia ao infinito
(Catástrofe do UV)
Catástrofe do UV
Planck
• Planck não tinha Playstation, não tinha
Facebook...
Teoria de Planck para a Radiação do 
Corpo Negro
• Modificou a forma de calcular, considerando uma variável
discreta em vez de contínua.
Teoria de Planck
• Com esta descoberta, podemos calcular a
Energia de um fóton, através de
E = h . f
Sendo
E = energia do fóton
h = constante de Planck
f = frequência
O que é a Luz?
• Luz é energia.
• É uma onda eletromagnética formada pelas
oscilações dos campos elétrico e magnético os
quais são perpendiculares entre si.
• Ela é formada por partículas com determinada
quantidade de energia, os quanta de luz ou
fótons.
Efeito Fotoelétrico
• Hertz descobriu “sem querer” e Lenard
submeteu as partículas negativas (emitidas
quando uma superfície limpa era exposta à
luz) à um campo magnético, confirmando que
eram elétrons.
• Em “Tubaranesco”: Se incidia a luz em uma
superfície metálica e se observava a retirada
de elétrons
Efeito Fotoelétrico
• Há uma frequência de corte, que é a frequência
mínima para se retirar um e- da superfície do
metal. Conseqüentemente, há um comprimento
de onda máximo correspondente.
eV0 = hf - Φ
• Φ é a função trabalho, que é a energia necessária
para remover um e- da superfície. Ou seja, o
fóton precisa de uma energia maior do que o Φ.
Efeito Fotoelétrico
• Isto demonstra que não é a intensidade que
faz com que se retirem e-, e sim a quantidade
de Energia (frequência/comprimento de onda)
Φ = hc / λ
Efeito Compton e Raio - X
• Roentgen descobriu os raios X quando
trabalhava com um tubo de raios catódicos.
• Bragg propôs um método para analisar a
difração dos raios X
2dsen θ = n λ
Efeito Compton e Raio - X
• Se a tensão no tubo de raios X é dada em
Voltz, o comprimento de onda de corte é dada
pela Regra de Duane – Hunt
λm = 1,24 x 103 / V
Efeito Compton e Raio - X
• E o Efeito Compton???
• Compton estudou os raios X difratados,
calculando a diferença entre os comprimentos
de onda do fóton incidente e do fóton
difratado, em função do ângulo de difração.
Dúvidas ???