FIsica Moderna

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BetimBetim--MGMG
ProfProf: : ZaqueuZaqueu
William Thomson (1824-1907), conhecido como Lorde Kelvin, afirmou 
que “existem apenas duas nuvenzinhas no céu da física”.
As “duas nuvenzinhas” nada mais são do que a teoria da relatividade e a 
mecânica quântica, os dois pilares da física moderna.
RADIAÇÃO TÉRMICA
RADIAÇÃO TÉRMICA
Lei de Estefan-Boltzmann
Pot = e σ A T4
Pot = potência total irradiada pela superfície externa do corpo;
e = emissividade ou poder de emissão do corpo, que depende da
natureza da superfície emissora. Pode assumir valores entre 0 e 1;
σ = constante universal denominada constante de Boltzmann.
σ = 5,67 x 10-8 W/m2 K4
A = área da superfície emissora.
RADIAÇÃO TÉRMICA
Lei de Estefan-Boltzmann
I = e σ T4
I = intensidade total da radiação térmica.
I = Pot / A
Aplicação:
Faça uma estimativa da temperatura de um filamento de
uma lâmpada de incandescência, supondo que:
Pot = 60w e = 0,3 σ = 5,7 x 10-8
O filamento seja um fio cilíndrico de comprimento igual a
20cm e seção transversal de raio r = 50µm.
RADIAÇÃO TÉRMICA
Lei de deslocamento de Wien
λI máx = b/T
b = 2,98 x 10-3 m K
RADIAÇÃO TÉRMICA
Lei de deslocamento de Wien
Aplicações:
Se a intensidade máxima da radiação solar ocorre a
490nm, então determine a sua temperatura.
Pirômetro
RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
Corpos negros são corpos cujas superfícies absorvem toda
radiação térmica incidente sobre eles.
Todos os corpos negros à mesma temperatura emitem
radiação térmica com o mesmo espectro.
I = σ T4
RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
Max Planck
RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
Max Planck
Em dezembro de 1900 apresentou uma teoria para
contornar o problema da catástrofe do ultravioleta.
Planck considerou que, na superfície do corpo negro,
existem osciladores harmônicos simples que só podem ter
determinados valores E de energia, dados pela expressão:
E = n hf
n = número quântico;
h = constante de Planck h = 6,63 x 10-34 j.s;
f = freqüência da radiação.
RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
Max Planck
A emissão e a absorção de energia se dá em quantidades
quantizadas.
Cada porção discreta de energia recebeu o nome de
quantum (plural quanta).
Quando Planck propôs sua teoria, nem ele acreditava que o
quantum fosse algo real, chegando a confessar que
concebeu essa idéia como “ato de desespero”.
EFEITO FOTOELÉTRICO
Albert Einstein
EFEITO FOTOELÉTRICO
Albert Einstein
EFEITO FOTOELÉTRICO
Albert Einstein
Observações:
- As energias dos elétrons ejetados não dependem da
intensidade da radiação incidente;
- Por menor que seja a intensidade da radiação causadora
do efeito fotoelétrico, os elétrons são ejetados
instantaneamente após a incidência da luz;
- As energias dos elétrons dependem da frequência da
radiação incidente;
- O efeito fotoelétrico só ocorre se a frequência da radiação
incidente estiver acima de um certo valor mínimo.
EFEITO FOTOELÉTRICO
Albert Einstein
Equação do efeito fotoelétrico:
E = K + ϕ
E é energia do fóton E = hf
Φ é a função trabalho. Energia mínima necessária para
extrair um elétron situado na superfície do metal.
Φ varia de metal pra metal.
EFEITO FOTOELÉTRICO
Albert Einstein