trabalho eletromag

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Sumário 
Ondas eletromagnéticas............................................................................................01
Conclusão.................................................................................................................03
Bibliografia.................................................................................................................04
Anexos......................................................................................................................05
Ondas eletromagnéticas
Ondas eletromagnéticas são ondas que se formam a partir da combinação dos campos magnético e elétrico, que se propagam no espaço transportando energia. O conceito de onda eletromagnética foi postulado pelo famoso físico escocês James C. Maxwell. É dele o trabalho mais notável no campo do eletromagnetismo. Utilizando-se das leis experimentais de Coulomb, Faraday, Ampère e também das suas próprias concepções, Maxwell construiu um conjunto de equações que resume os conhecimentos sobre o eletromagnetismo. Hoje conhecemos essas equações como as equações de Maxwell e sabemos que foram elas que possibilitaram a existência das ondas eletromagnéticas. Essas equações são importantes para o estudo da eletricidade, assim como as leis de Newton para a mecânica.
Maxwell provou, através das suas equações, que o distúrbio eletromagnético, o qual é causado pela superposição do campo elétrico e campo magnético, apresenta todas as características ondulatórias e que, sendo assim, aradiação eletromagnética também deveria sofrer os fenômenos da reflexão, refração, difração e a interferência, assim como acontece em uma onda. Foi por esse motivo que o distúrbio causado pelo campo elétrico e magnético acabou por ser denominado de ondas eletromagnéticas.
Os campos elétrico e magnético que dão origem às ondas eletromagnéticas se propagam perpendicularmente um ao outro. Por esta característica, a onda eletromagnética também é chamada de onda transversal.
Os dois campos oscilam em fase, ou seja, o comportamento matemático da oscilação destes campos pode ser descrito por uma equação senoidal onde os valores máximos de uma função coincidem com os valores mínimos da outra. O fato de serem formadas por dois tipos de campo que oscilam no tempo confere à esta onda a capacidade de se propagar no vácuo.
Como exemplo de ondas eletromagnéticas, podemos citar as ondas de rádio, as ondas de televisão, as ondas luminosas, as micro-ondas, os raios X e outras. Essas denominações são dadas de acordo com a fonte geradora dessas ondas e correspondem a diferentes faixas de frequências.
É importante saber que, ao contrário das ondas mecânicas, a onda eletromagnética não necessita de um meio material para se propagar, pois o campo elétrico e o campo magnético podem ser estabelecidos na ausência de matéria, ou seja, no vácuo. Sendo assim, a radiação eletromagnética pode se propagar no espaço vazio.
Um resultado muito importante obtido por James Maxwell foi o da velocidade com que as ondas eletromagnéticas se propagam. Utilizando suas equações e por meio de cálculos, ele mostrou que no vácuo, como também no ar, a velocidade de propagação da radiação eletromagnética é igual a: v = 3,0 x 108 m/s.
Essa descoberta foi muito importante porque esse valor coincide com avelocidade da luz, fato esse que levou Maxwell a suspeitar que a luz era uma onda eletromagnética. Já no século XIX, os físicos sabiam que a luz se tratava de um fenômeno ondulatório, mas não sabiam qual a natureza dela. Hoje já se sabe que a suspeita de Maxwell é verdadeira: a luz é uma onda eletromagnética. A descoberta da natureza da luz foi um fato muito importante, o qual possibilitou a unificação da Ótica e do Eletromagnetismo. Como os fenômenos luminosos têm origem no eletromagnetismo, por consequência a ótica pode ser considerada um ramo do eletromagnetismo e suas leis podem ser deduzidas a partir das equações de Maxwell.
A primeira verificação experimental foi feita por Henrich Hertz, em 1887. Hertz produziu ondas eletromagnéticas por meio de circuitos oscilantes e, depois, detectou-se por meio de outros circuitos sintonizados na mesma frequência. Seu trabalho foi homenageado posteriormente colocando-se o nome "Hertz" para unidade de frequência. As experiências que Hertz realizou confirmaram as hipóteses elaboradas por Maxwell, confirmando, dessa forma, que a luz é uma onda eletromagnética.
Conclusão
As ondas eletromagnéticas são campos eletromagnéticos que se propagam. Podem ser encontradas no nosso cotidiano, estando presentes nos rádios, TVs, raios X, fornos de micro-ondas e principalmente na luz visível.
Bibliografia
http://www.algosobre.com.br/fisica/ondas-eletromagneticas.html
http://www.mundoeducacao.com/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm
http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/ondas-eletromagneticas
http://www.brasilescola.com/fisica/o-que-sao-ondas-eletromagneticas.htm
http://www.infoescola.com/fisica/ondas-eletromagneticas/
Espectro eletromagnético  
Desde a elaboração das leis de Maxwell, por James C. Maxwell, até os dias atuais têm ocorrido grandes evoluções no ramo de estudo das ondas eletromagnéticas. Hoje já se tem conhecimento de vários tipos de ondas eletromagnéticas, mas todas elas pertencem à mesma natureza, ou seja, são constituídas de campos elétricos e campos magnéticos. O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética que contém as ondas de rádio, as microondas, o infravermelho, os raios X, a radiação gama, os raios violeta e a luz visível ao olho humano. 
De forma geral, os vários tipos de ondas eletromagnéticas diferem quanto ao comprimento de onda, fato esse que modifica o valor da frequência, e também da forma com que elas são produzidas e captadas, ou seja, de qual fonte elas originam e quais instrumentos são utilizados para que se possa captá-las. No entanto, todas elas possuem a mesma velocidade, ou seja, v = 3,0 x 108m/s e podem ser originadas a partir da aceleração de cargas elétricas. 
Ondas de Rádio 
As ondas eletromagnéticas de baixas frequências, até cerca de 108 Hz, são denominadas de ondas de rádio. São denominadas dessa forma porque são utilizadas para fazer as transmissões das estações de rádio. Nas estações existem circuitos elétricos próprios que fazem com que os elétrons da antena emissora oscilem, emitindo as ondasde rádio que transportam mensagens. 
Microondas 
São ondas de frequência bem mais elevadas que as frequências das ondas de rádio. Essas ondas possuem frequências compreendidas entre 108 Hz e 1011 Hz. Hoje essas ondas são utilizadas amplamente na fabricação dos aparelhos de microondas como também nas telecomunicações, transportando sinais de TV via satélite ou transmissões telefônicas. 
Radiação Visível 
As ondas eletromagnéticas que possuem frequência compreendida entre 4,6 x 1014 Hz e 6,7 x 1014são de extrema importância para nós, seres humanos, pois elas são capazes de sensibilizar nossa visão, essas são as chamadas radiações luminosas, ou seja, a luz. As radiações luminosas possuem um pequeno espaço no espectro eletromagnético. Sendo assim, os olhos humanos não conseguem ver o restante das radiações que compõe o espectro eletromagnético. 
Radiação Ultravioleta 
As frequências dessa radiação são superiores às da região visível ao olho humano. Essas radiações são emitidas pelos átomos quando excitados como, por exemplo, em lâmpadas de vapor mercúrio (Hg), acompanhando a emissão de luz. Por não serem visíveis os raios ultravioletas podem causar sérios danos à visão humana.
Ondas Eletromagnéticas 
As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas, ou seja, são ondas formadas pela oscilação simultânea de um campo elétrico e de um campo magnético perpendiculares entresi.  No entanto, existem vários tipos de ondas eletromagnéticas; além das ondas de rádio e TV, também temos: micro-ondas, raios infravermelhos, radiação visível (luz), raios ultravioletas, raios X e raios gama.
O que diferenciauma onda eletromagnética da outra é o seu comprimento de onda (?= lambda), isto é, a distância entre dois picos consecutivos de uma onda.
No dia a dia, lidamos com estes vários tipos de onda. Algumas são claramente perceptíveis (como a visível, que é captada pelos nossos olhos), já outras precisam de aparelhos especiais para a sua detecção, entre elas estão as ondas de rádio (AM e FM), que são, na verdade, raios hertzianos.
Estes raios, em forma de radiação, apresentam baixa energia, e sua recepção e transmissão são feitas por antenas. Em sua faixa de radiação estão também as ondas de TV.
As ondas de rádio têm comprimento de 3 . 108 nm até 3 . 1017 nm.São utilizadas para transmissões radiofônicas (incluindo as ondas médias, curtas e longas). Além disso, não é só o ser humano que transmite este tipo de onda; as estrelas e as nebulosas também as emitem, sendo captadas por radiotelescópios e radio interferômetros, permitindo assim seu estudo. Isto é ainda mais imprescindível quando estes corpos celestes estão além da captação dos telescópios ópticos.
INTRODUÇÃO
O Espectro eletromagnético
O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da radiaçãoeletromagnética com relação ao seu comprimento de onda ou frequência. 
 
Regiões do Espectro Eletromagnético
A Tabela abaixo dá os valores aproximados em comprimento de onda, frequência e energia para regiões selecionadas do espectro eletromagnético.
Espectro de Radiação Eletromagnética
Região
Comp. Onda
(Angstroms)
Comp. Onda
(centímetros)
Frequência 
(Hz)
Energia 
(eV)
Rádio
> 109
> 10
< 3 x 109
< 10-5
Micro-ondas
109 - 106
10 - 0.01
3 x 109 - 3 x 1012
10-5 - 0.01
Infra-vermelho
106 - 7000
0.01 - 7 x 10-5
3 x 1012 - 4.3 x 1014
0.01 - 2
Visível
7000 - 4000
7 x 10-5 - 4 x 10-5
4.3 x 1014 - 7.5 x 1014
2 - 3
Ultravioleta
4000 - 10
4 x 10-5 - 10-7
7.5 x 1014 - 3 x 1017
3 - 103
Raios-X
10 - 0.1
10-7 - 10-9
3 x 1017 - 3 x 1019
103 - 105
Raios Gama
< 0.1
< 10-9
> 3 x 1019
> 105
CONCLUSÃO
As ondas eletromagnéticas foram previstas pela primeira vez por Maxwell e observadas por Heinrich Hertz. Como as demais ondas, as ondas eletromagnéticas podem ser caracterizadas pela frequência ou, equivalentemente, pelo seu comprimento de onda. O conjunto de frequências define o espectro da radiação.
Denominamos de luz a um parte do espectro eletromagnético. São as ondas eletromagnéticas cujos comprimentos de onda estão compreendidos no intervalo entre 400 e 700 nm (nanômetros). A luz visível é, assim, apenas uma onda eletromagnética. Outros tipos, são igualmente importantes
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Segunda pergunta
Introdução
A física quântica é a transformação mais profunda pela qual a física passou desde a época de Newton.
Pode-se considerar que a relatividade marca o apogeu da chamada física clássica, mas a física quântica representa uma alteração muito mais radical das ideias fundamentais da física.
A física quântica também tem influenciado diversas áreas desde que surgiu no início do século XX. O seu surgimento foi gradual da mesma forma que a sua influência, mas será demonstrado que ela é absolutamente relevante.
Os fenômenos que ocorrem em escala atômica e as suas repercussões ao nível macroscópico são plenamente explicados pela física quântica. Como não conseguimos perceber com nossos sentidos, o que ocorre em escala atômica, não é possível descrever esse “novo” mundo com os conceitos da física clássica.
Foi necessário desenvolver uma teoria completamente nova e diferente do que existia até então. Segundo as palavras de Hawking:
Na verdade, foi uma teoria extremamente bem-sucedida e sustenta quase toda a ciência e a tecnologia modernas.
Tudo começou quando Max Planck postulou em 1900 que a troca de energia entre a radiação emitida por um corpo aquecido e os átomos da parede ocorria de forma quantizada, ou seja, através de múltiplos inteiros de um “quantum” de energia. Era como se a energia, até então considerada como algo contínuo, se
apresente em escala atômica, como pequenos “pacotes” indivisíveis.Esse postulado conseguiu explicar os resultados experimentais da distribuição espectral da radiação térmica. Cada “quantum” de energia foi definido como: E = h f, onde f é a frequência da radiação e h é uma constante universal que ficou conhecida como constante de Planck.
O postulado de quantização de Planck é inteiramente incompreensível na física clássica, onde a energia de uma oscilação não tem qualquer relação com a sua frequência. O próprio Planck trabalhou durante anos em busca de uma explicação que pudesse reconciliar o seu postulado com a física clássica. Foi
um trabalho árduo, mas infrutífero, porque o seu postulado era na verdade o início de uma verdadeira revolução na física.
Albert Einstein, em um trabalho publicado em 1905, propôs uma teoria que explicava
satisfatoriamente o efeito fotoelétrico, baseada em uma extensão bastante audaciosa das ideias de Planck sobre a quantização. Sua ideia era de que a radiação eletromagnética de uma determinada frequência.
consiste em um quantum de energia e que cada quantum transfere toda a sua energia a um único elétron.
Esse quantum de energia da luz foi posteriormente chamado de fóton. O prêmio Nobel dado a Einstein, em 1921, foi pela teoria do efeito fotoelétrico e não pela teoria da relatividade que o notabilizou.
Experimentos a seguir caracterizaram de forma bastante inequívoca as propriedades corpusculares da luz, como os realizados por Millikan em 1915e Compton em 1919 e 1923. Em 1909 com um dos mais importantes experimentos da história da ciência, Rutherford descobriu que o átomo era constituído por um
reduzidíssimo núcleo positivo com diversos elétrons ao redor, de modo similar a um sistema planetário. Ele pode chegar a esta conclusão observando o espalhamento de partículas alfa por uma fina lâmina de ouro.
Segundo os relatos de Rutherford em 1910 sobre os resultados do experimento:
Era quase tão incrível como se você disparasse um obus de 15 polegadas contra um lenço de papel e ele fosse defletido para trás atingindo você.
O físico dinamarquês Niels Bohr elaborou um modelo para o átomo de hidrogênio levando em conta regras de quantização e aspectos da física clássica. Esse modelo, porém, não funcionou bem para os outros átomos, mas serviu para indicar que a física quântica era o caminho para explicar os átomos.
Considerando os postulados de Bohr e de Einstein, o físico francês Louis de Broglie formulou ahipótese de que se luz, que é uma onda, tem um comportamento corpuscular então o elétron teria um comportamento ondulatório. Assim surgiu a ideia da dualidade onda-partícula. Experimento realizado por Davisson detectou a difração de elétrons e confirmou a hipótese de Louis de Broglie.
Na busca por uma teoria capaz de explicar satisfatoriamente a existência dos átomos e todos esses estranhos fenômenos que envolvem o comportamento dos elétrons e daluz, Bohr reuniu em torno de si em Copenhague dois talentosos jovens físicos, Heisenberg e Pauli. De modo independente, Schroedinger buscava a equação de onda das ondas de matéria propostas por de Broglie. Ambos chegaram ao que hoje é
conhecido como Mecânica Quântica, em formulações independentes, mas totalmente compatíveis. Em conversa com Einstein, Heisenberg disse:
(...) não temos ideia da linguagem que devemos usar para falar dos processos no interior do átomo.
É fato que temos uma linguagem matemática, ou seja, um esquema matemático para determinar os estados estacionários do átomo ou as probabilidades de transição de um estado para outro, (...)
Os elétrons e outras entidades subatômicas não são nem totalmente ondas e nem totalmente partículas, são uma espécie de mistura de ambas as coisas que em um momento apresentam o aspecto onda
e em outro apresentam o aspecto de partícula. Heisenberg argumenta que a realidade fundamental em si é indeterminada. Tudo da realidade é e continua sendo umaquestão de probabilidades. No seu princípio da
Incerteza é estabelecido que nunca é possível saber exatamente a posição e o momentum de uma dessas “entidades” subatômicas. A física determinista de Newton dá lugar a uma física de probabilidades. Essas probabilidades são calculadas de modo exato e conseguem descrever com extrema precisão o comportamento da Natureza. Experimentos foram exaustivamente realizados ecomprovaram a validade da
teoria.
Antes de se medir a posição de um elétron, existe uma nuvem de possibilidades de se encontrar o elétron, cada uma com a sua probabilidade calculada através da física quântica. Mas ao se efetuar a medida apenas uma possibilidade se confirma. Repetindo-se a medida diversas vezes os resultados experimentais
coincidem com as probabilidades calculadas.
Note que o comportamento ondulatório ou corpuscular depende do experimento que é realizado (observador). Amplitudes de probabilidade associadas a duas possibilidades diferentes interferem quando não é possível saber qual das duas foi seguida, e não interferem quando é possível distingui-las. Caminhos
indistinguíveis interferem. Assim, o processo de observação influência de forma decisiva o resultadoobservado.
Na mecânica quântica, podemos correlacionar objetos, de tal modo que eles permanecem conectados,mesmo se separados por grandes distâncias. Quando observados, os objetos quânticos correlacionados tornam-se realidades, separam-se, mas a natureza interligada de seu colapso mostra, sem dúvida, que eles
estavam interligados.
No decorrer deste trabalho será verificado como a física quântica tem contribuído para a ciência, a tecnologia, economia, artes (pintura, música e teatro/cinema), psicologia, filosofia e sociologia.
 MODELO DE RUTHERFORD-BOHR
O cientista dinamarquês Niels Bohr aprimorou, em 1913, o modelo atômico de Rutherford, utilizando a teoria de Max Planck. Em 1990, Planck já havia admitido à hipótese de que a energia não seria emitida de modo contínuo, mas em “pacotes de energia”. A cada “pacote de energia” foi dado o nome de quantum. Surgiram assim, os chamados postulados de Bohr: 
1. Os elétrons se movem ao redor do núcleo em um número limitado de órbitas bem definidas, que são denominadas órbitas estacionárias. 2. Movendo-se em uma órbita estacionária, o elétron não emite nem absorve energia. 3. Ao saltar de uma órbita estacionária para outra, o elétron emite ou absorve uma quantidade bem definida de energia, chamada quantum de energia.
Quando o elétron recebe energia (térmica, elétrica ou luminosa) do exterior, este salta de uma órbita mais interna para outra mais externa; a quantidade de energia recebida é bem definida (quantum de energia). Pelo contrário, ao “voltar” de uma órbita mais externa para outra mais interna, o elétron emite um quantum de energia (fóton), na forma de luz de cor bem definida ou outra radiação eletromagnética, como ultravioleta ou raios X. Cuja energia era igual à diferença entre aenergia da órbita mais energética e a menos energética.
Esses saltos se repetem milhões de vezes por segundo, produzindo assim uma onda eletromagnética, que nada mais é do que uma sucessão de fótons de energia.
Considerando que os elétrons só podem saltar entre órbitas bem definidas, é fácil entender por que nos espectros descontínuos aparecem sempre as mesmas raias de cores também bem definidas. 
Através da observação do salto quântico, Bohr formulou um dos princípios mais importantes da Mecânica Quântica – o princípio da correspondência –, cuja afirmação é a de que as teorias quânticas vão se aproximando das clássicas à medida que o número quântico aumenta. 
Bohr descreveu seu modelo atômico tendo como base o modelo planetário de Rutherford. De acordo com a Eletrodinâmica clássica de Maxwell, o elétron em órbita irradia e perde energia. Sendo assim, a trajetória do elétron seria uma espiral em direção ao núcleo, durante a qual emitiria continuamente ondas eletromagnéticas com frequências cada vez mais altas.
Arnold Sommerfeld (1868 – 1951) ampliou o modelo de Bohr e considerou que os elétrons poderiam se movimentar em órbitas elípticas. Assim, para um mesmo número quântico (n), o elétron poderia possuir momentos angulares diferentes e quantizados. Espectros emitidos por amostras sob influência de campos magnéticos revelaram ainda mais raias e a necessidade de um terceiro número quântico, o número quântico magnético (m). 
MODELO DOS ORBITAIS ATÔMICOS
Baseado nas definições dos cientistas De Broglie,Werner Heisenberg e Erwin Schrodinger, neste modelo o elétron é uma partícula-onda que se desloca (ou vibra) no espaço, mas estará com maior probabilidade dentro de uma esfera (orbital) concentrada ao redor do núcleo. Devido a sua velocidade, o elétron fica tipo que “esparramado” dentro do orbital, semelhante a uma nuvem eletrônica.
Dualidade onda-partícula 
Os estudos sobre fotoemissão de Einstein levavam a uma interpretação física. No qual, a luz tinha um comportamento dual. Dependendo do experimento, a luz poderia se comportar como partícula (fóton) ou onda (radiação). A eletrodinâmica quântica, desenvolvida por Richard Phillips Feynman (1918 – 1988), é a teoria unificada da interação da luz com a matéria que Einstein havia imaginado. Feynman coloca fótons e elétrons no mesmo patamar de partículas e constrói um modelo de interação inovador que é usado hoje nos mais modernos estudos teóricos e experimentais no campo da física das partículas. 
O cientista francês Louis de Broglie (1892 – 1987) veio afirmar essa experiência, que lhe despertou interesse na área de estrutura atômica. Assim afirmou que a matéria poderia ter um comportamento dual. A tese foi enviada a Einstein, que aceitou essa ideia. 
Certamente, a partícula mais apropriada a ser estudada era o elétron. Baseado nas ideias de Einstein para o fóton, de Broglie partiu da hipótese de que os elétrons seriam ondas estacionárias.
Sendo assim, o elétron pode ser interpretado como uma onda de matéria e pode sofrer reflexão, difração,interferência e polarização como qualquer outra onda. 
As hipóteses de Broglie foram confirmadas teoricamente no modelo atômico de Bohr, e três anos mais tarde.
Princípio da Incerteza de Heisenberg 
Em 1925, o jovem Werner Karl Heisenberg (1901-1976) foi trabalhar no grupo de Bohr, tornando-se professor assistente de Bohr, em 1927. Nesse período, Heisenberg desenvolveu a Mecânica das Matrizes, o formalismo matemático que faltava à teoria quântica. Através desse formalismo, Heisenberg demonstrou ao mundo quântico: o princípio da incerteza. 
Para explicar este princípio, Heisenberg elaborou um experimento mental. 
Ele propôs um microscópio para observar o movimento do elétron. O comprimento de onda da luz usado foi da ordem de 10-12m (radiação gama). 
Utilizou a radiação gama para tirar uma série de fotos do elétron em sua órbita. No instante em que a radiação gama interagir com o elétron vai arrancá-lo da órbita. Se tentarmos minimizar o problema usando uma radiação menos energética, a foto ficaria “fora de foco” devido à difração. Em resumo: para tirar uma foto da posição exata de um elétron, estragamos seu movimento. E se quisermos interagir o mínimo possível no movimento do elétron, a foto fica “fora de foco” e não sabemos a posição do elétron.
Devido ao princípio da incerteza, o conceito de trajetória em Mecânica Quântica perde o sentido. Ele é substituído pela probabilidade de encontrar a partícula em determinada região do espaço.
Schrödinger e modelo moderno para o átomo 
As ideias de Broglie sobre asondas de matéria influenciaram o cientista austríaco Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887-1961). A mecânica das matrizes de Heisenberg era muito abstrata e totalmente nova. 
Schrödinger buscava um formalismo para a Mecânica Quântica semelhante ao já bastante conhecido aplicado às ondas mecânicas e eletromagnéticas. Em 1926, Schrödinger publicou seu famoso artigo “A quantização como um problema de autovalores” no qual apresentou a equação de onda de matéria. 
A equação de Schrödingerestá para Mecânica Quântica como a Segunda Lei de Newton ou as equações de Maxwell estão para a Física clássica. Assim como as leis de Newton explicam o movimento planetário, a equação de Schrödinger pode, teoricamente, solucionar qualquer problema não relativístico do mundo quântico, incluindo os átomos, moléculas e reações químicas. Os físicos teóricos utilizam a equação de Schrödinger para determinar a função de onda. 
Em lugar das órbitas do átomo de Bohr, o modelo moderno insere o conceito de orbital que é a região do espaço mais provável de encontrar o elétron. Os números quânticos (n, l, m) do elétron determinam o orbital por ele ocupado e também seu nível de energia.
Spin 
Em 1896, o cientista alemão Pieter Zeeman (1865 – 1943) descobriu que, em certos experimentos de espectroscopia, a aplicação de um campo magnético à amostra causava o desdobramento do espectro de emissão. O chamado efeito Zeeman ocorre devido ao fato do elétron possuir momento angular, foi associado ao número quântico m. Entretanto,em outros átomos, ocorre o desdobramento em mais linhas do que o esperado, o que foi chamado de efeito Zeeman anômalo. Era como se os elétrons possuíssem um momento angular a mais. 
Em 1925, os físicos alemães George Uhlenbeck (1900 – 1988) e Samuel Abraham Goudsmit (1902 – 1978) deduziram que a explicação do efeito Zeeman anômalo poderia vir do elétron girando em torno do seu próprio eixo. Ou seja, após muitos cálculos, Goudsmit e Uhlenbeck chegaram à conclusão que, assim como a Terra, os elétrons tinham, além do movimento de translação, o de rotação. 
Eles escreveram um artigo sobre o spin do elétron, em 1926, e enviaram para apreciação dos seus professores Paul Ehrenfest (1880 – 1933) e Lorentz (1853 – 1928). Lorentz alertou para um erro fundamental: se o elétron girasse em torno do próprio eixo com as energias envolvidas, teria sua velocidade superior à da luz, o que é fisicamente impossível. Os jovens cientistas Goudsmit e Uhlenbeck correram para avisar Ehrenfest sobre o erro, mas já era tarde. O spin do elétron explicava tão perfeitamente o efeito Zeeman anômalo e outros dados experimentais que Ehrenfest já havia submetido o artigo para publicação. 
Em 1927, o cientista austríaco Wolfgang Pauli (1900 – 1958) introduziu o spin e seu respectivo número quântico no formalismo moderno da Mecânica Quântica. O momento angular quântico total do elétron deveria ser composto do momento angular orbital e do momento angular de spin.
Então, no modelo moderno do átomo, o estado quântico do elétron é definidopor quatro números quânticos: número quântico principal (n), número quântico azimutal (l), número quântico magnético (ml), número quântico de spin (ms).
O spin somente foi deduzido teoricamente somente através do formalismo relativístico da Mecânica Quântica criado pelo cientista inglês Paul Dirac (1902 – 1984). Ficou provado que o spin não é o movimento de rotação do elétron em torno do seu eixo e sim um conceito novo, que a Física clássica não tinha como explicar. 
Em 1922, os cientistas alemães Otto Stern (1888 – 1969) e Walter Gerlach (1889 – 1979) elaboraram um experimento no qual faziam passar um feixe de átomos de prata através de um campo magnético não uniforme. Na época, desejava-se investigar a quantização do momento angular. Os resultados mostravam dois momentos angulares possíveis para os átomos. O experimento de Stern-Gerlach somente foi totalmente compreendido após a descoberta do spin e é usado como base para vários desenvolvimentos teóricos da Mecânica Quântica.
Princípio de exclusão de Pauli 
Wolfgang Pauli analisou diversos experimentos sobre a distribuição eletrônica nos átomos e em 1925 descobriu que os complexos resultados poderiam ser explicados através de uma regra simples: 
“Dois elétrons não podem possuir o mesmo estado quântico em um átomo”. Esse é o princípio de exclusão de Pauli. 
Isso significa que, em um átomo, cada conjunto de números quânticos (n, l, ml, ms) corresponde a apenas um elétron. 
O princípio de exclusão de Pauli é derivado teoricamente da teoriarelativística quântica de campos.
Configuração eletrônica dos átomos 
De acordo com o princípio de exclusão de Pauli, em um átomo, dois elétrons não podem possuir o mesmo estado quântico. 
A configuração eletrônica de um átomo tem como base o Princípio da Energia Mínima (as coisas no universo ficam estáveis ao atingir o menor nível de energia possível). Este princípio garante que o átomo atinja sua estabilidade quando está no chamado estado fundamental que é o estado de energia mínima. Então, a configuração eletrônica de um átomo no estado fundamental deve ser tal que minimize a sua energia. 
A sequência energética do elétron em função do nível (definidos pelo número quântico n) e subnível (definido pelo número quântico l) que ele ocupa.
X tipo y
Onde: X é o valor de n, tipo é uma das letras associadas à l (s, p, d,f) e y é o número de elétrons que ocupam o subnível. 
Uma maneira mais prática de preencher os subníveis eletrônicos na ordem energética é utilizar o chamado diagrama de Pauling. 
(VEM O DIAGRAMA)
A chamada Regra de Hund se aplica aos subníveis incompletos. Um orbital de determinado subnível só é preenchido totalmente com 2 elétrons (de spins contrários) depois que todos os orbitais daquele subnível estiverem com pelo menos 1 elétron. 
Os gases nobres apresentam uma configuração eletrônica tal que todos os seus subníveis ficam completos, o que os confere uma grande estabilidade química.
PROPOSTA DE BOHR PARA O ÁTOMO
Os elétrons se movem em órbitas circulares ao redor do núcleo pela interação coulombiana obedecendo as leis da mecânica clássica. Essas órbitas são denominadas de camadas ou níveis estacionários sendo representada pelas letras K,L,M,N,O,P,Q,...
Enquanto o elétron estiver girando ao redor do núcleo em sua órbita estacionária, ele não perde nem ganha energia, apresentando energia fixa e definida.
O elétron não pode se apresentar em órbitas infinitas. Quanto mais afastado do núcleo, maior a quantidade de energia que o elétron possui.
Quando um elétron ganha energia de alguma fonte externa, o elétron “salta” para um nível mais externo. Ao retornar para o nível de origem, o elétron libera a energia absorvida na forma de luz e/ou calor.
A energia absorvida ou liberada é bem definida e tem o valor de um quantum. Este quantum de energia é denominado de fóton.
A energia quantizada dos elétrons pode explicar a razão dos espectros descontínuos de um átomo de um elemento químico ser sempre o mesmo, já que os saltos acontecem em órbitas bem definidas.
O modelo de Bohr introduz o conceito de “salto quântico”, que fornece uma explicação satisfatória para o espectro de luz descontínuo.
A figura mostra que, ao receber uma certa quantidade de energia, o elétron salta para umacamada mais energética, ou seja, para uma camada mais distante do núcleo.
O mesmo elétron perde a energia que recebeu e retorna ao nível de origem, liberando a energia absorvida na forma de luz e/ou calor.
A cor de luz liberada depende da quantidade de energia absorvida pelo elétron. Quanto maior a energia absorvida pelo elétron, maior o salto realizado e, ao retornar ao nível de origem, maior a energia da luz liberada, de acordo com a escala energética. A figura a seguir ilustra o retorno do elétron ao nível de origem e a cor de luz emitida neste salto.
Terceira pergunta
MODELOS ATÔMICOS
O átomo é uma esfera maciça de carga positiva.
Os elétrons estão mergulhados na esfera atômica.
Estrutura heterogênea e divisível.
O átomo é neutro e pode perder elétrons por meio de uma descarga elétrica.
2. MODELO ATÔMICO DE RUTHERFORD (1911)
DESCOBERTA DA EMISSÕES RADIOATIVAS
As emissões radioativas: alfa (carga +), beta (carga -) e gama (sem carga).
EXPERIÊNCIA DE RUTHERFORD
Rutherford fez três observações no experimento e chegou a três conclusões 
Observações
Conclusões
A maioria das partículas alfa atravessou a lâmina sem desviar a sua trajetória.Grande parte do átomo é vazio. No espaço vazio (eletrosfera) provavelmente estão localizados os elétrons.
Raríssimas partículas alfa (1 em 20000) não atravessam a lâmina e voltavam.
Deve existir no átomo uma pequena região onde esta concentrada sua massa (núcleo).
Algumas partículas alfa sofriam desvios de trajetória ao atravessar a lâmina.
O núcleo do átomo deve ser positivo, o que provoca uma repulsão nas partículas alfa (positivas) ao passarem próximas do núcleo.
Com isso, Rutherford propõe um novo modelo atômico, conhecido como o modelo clássico, com as seguintes características:
O átomo possui um núcleo central muito pequeno, denso e de carga positiva (prótons). 
Ao redor do núcleo existe uma região quase vazia denominada eletrosfera, local onde os elétrons giram ao redor do núcleo. 
O modelo de Rutherford foi chamado de modeloplanetário, pois se assemelha aos planetas (elétrons) orbitando o sol (núcleo).
Rutherford suspeitava da existência de outra partícula subatômica no núcleo do átomo. Esta partícula foi descoberta em 1932 pelo inglês James Chadwick, aluno de Rutherford, e foi denominada de nêutron.
III. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS DO ÁTOMO
Partícula
Carga elétrica
Massa relativa
Massa (kg)
próton
+1
1
1,672621636×10−27 
elétron
-1
1/1836
9,10938215×10−31
nêutron
0
1
1,67492729×10−27 
1. NÚMERO ATÔMICO
O número atômico indica a quantidade de prótons que o átomo possui.
2. ELEMENTO QUÍMICO
É um conjunto de átomos que apresenta o mesmo número de prótons.
Elemento químico carbono 
3. ISÓTOPOS
Isótopos: são átomos que apresentam o mesmo número de prótons (Z), mas diferem quanto ao número de massa (A) e de nêutrons (N).
1H1 1H2 1H3 
(Prótio) (Deutério) (Trítio)
A = 1 A = 2 A = 3
p = 1 p = 1 p = 1
N = 0 N = 1 N = 2
4. ISÓBAROS
Isóbaros: são átomos que apresentam o mesmo número de massa (A), mas diferem quanto ao número de prótons (Z) e de nêutrons (N).
Exemplo: 
Cálcio (20Ca41) Argônio (18Ar41)
A = 41 A = 41
p = 20 p = 18
N = 21 N = 23
5. ISÓTONOS
Isótonos: são átomos que apresentam o mesmo número de nêutrons (N), mas diferem quanto ao número de prótons (Z) e número de massa (A).
Exemplos:
Flúor (9F19) Neônio (10Ne20)
A = 19 A = 20p = 9 p = 10
N = 10 N = 10
Modelos Atômicos
Com a ideia de Albert Einstein podemos dizer que a ciência é progressiva, condicionada de modo psicológico, estando sempre em constante mudança, assim, tendo que estudar para se atualizar, já que constantemente saem pesquisas e estudos sobre a ciência e suas novidades.
A ideia de átomo e modelo atômico ocorreu por volta de 440 a.C. com Leucipo que propôs que a matéria teria sua divisão limitada, seu discípulo Demócrito com as ideias de Leucipo as complementou dizendo que a menor partícula de uma matéria seria indivisível e a chamou de átomo.
No final do século XVIII começaram-se experiências sobre as reações químicas, assim, em 1803, John Dalton baseado em trabalhos anteriores como de Proust, foi o primeiro a criar uma teoria baseado no modelo cientifico, criando assim, o modelo da bola de bilhar, no qual o átomo seria uma partícula maciça e indivisível e que as substâncias tinham átomos todos com a mesma massa. Em 1811, Amedeo Carlos Avogadro baseado no modelo do átomo de Dalton, introduziu o conceito de molécula. 
O modelo de Dalton foi muito usado e o certo por muitas décadas, porém, com a constituição da primeira pilha, Faraday começou os estudos quantitativos, assim, formulando duas leis principais, assim, Stoney admitiu que a eletricidade estivesse associada a átomos, que só mais tarde de o nome de elétron, demonstrando ser o“átomo da eletricidade", com isso, Thompson as usou para estudar o átomo querendo mostrar que a teoria de Dalton não era tão certeira.
Crookes fez um experimento com eletrodos chegando à conclusão que na eletricidade havia raios catódicos, no qual viajavam em linha reta, com isso em 1897 Thompson demonstrou a carga negativa a partir dos tubos de Crookes, dando o nome de elétron de Stoney. Assim, com as principais ideias do modelo atômico de Dalton, já baseadas em filósofos gregos antigos provaram que o átomo era divisível, criando, portanto um novo modelo atômico, o pudim de passas, no qual a esfera de pudim seria positiva e as passas os elétrons.
Com a descoberta dos elétrons de Stoney por Thompson, em 1886, Goldstein obteve raios canais captados a partir de uma descarga num tubo com gás, com pressão próximo de 10mmHg e usando um cátodo perfurado, com isso, experiências posteriores conseguiram demonstrar que os raios canais são formados por partículas de carga positiva e que sua massa é 1.836 vezes maior que a massa do elétron, assim, sendo nomeado posteriormente por Rutherford de próton.
Em 1895 W. Röentgen utilizou da teoria de Thompson dos raios catódicos e de Goldstein dos raios canais e percebeu que os raios catódicos podiam passar por materiais opacos a luz e ativar objetos fluorescentes ou filmes fotográficos. Röentgen quando não conseguiu inclinar osraios com o campo magnético os denominou de raios X.
Com os estudos sobre os raios X de Röentgen, em 1896, Henri Becquerel descobriu elementos radioativos, por consequência, Marie e Pierre Curie reconheceram a radioatividade por uma natureza atômica e não molecular que mais tarde foi considerado elementos de núcleos atômicos não estáveis. 
Com o estudo sobre a radioatividade de Henri Becquerel e reconhecimento de Marie e Pierre Curie, Robert Millikan, em 1908 demonstrou que a eletricidade é constituída por partículas. Por meio de seu experimento da gora de óleo conseguiu a carga negativa do elétron e provar que todas as cargas elétricas são múltiplas de uma unidade elementar definida, sendo assim, a carga do elétron igual a:
E a sua massa igual a:
Com a descoberta dos raios X e do reconhecimento da radioatividade, Rutherford percebeu no urânio radiações emitidas de dois tipos com poderes e penetrações diferentes, com isso, denominou as radiações menos penetrantes de α e radiações mais penetrantes de β. Além disso, percebeu que as mesmas podiam ser separadas pela ação de um campo elétrico.
Em 1900, Becquerel continuou os estudos sobre as radiações de Rutherford e percebeu que os raios β eram iguais aos raios catódicos, mostrando assim serem elétrons. No mesmo ano, Villard descobriu uma nova radiação semelhante ao raio X e a denominou de raio γ. 
Como conhecimento da radioatividade Rutherford junto de Geiger e Marsden em 1911 fizeram um experimento no qual lançaram em uma folha de ouro feixes de raio α (raios de partículas positivas) a partir de uma amostra de polônio. Ao perceberem que muitos feixes atravessavam a folha e alguns eram desviados sem atravessar levou-se em consideração a teoria do modelo atômico de Thompson, apenas o aperfeiçoando, dizendo assim, que o átomo possuía um pequenino núcleo carregado positivamente. Assim, sugeriu um novo modelo atômico, semelhante a um sistema solar, no qual o núcleo corresponderia ao Sol e os elétrons corresponderiam aos planetas. 
Rutherford após a sugestão de um novo modelo atômico, em 1920, previu conter no interior do núcleo junto dos prótons partículas sem carga elétrica e deu a elas o nome de nêutrons, porém somente em 1932 que Chadwick conseguiu através de experiências obterem tais partículas, sendo assim, o descobridor dos nêutrons.
Com a notificação de um novo modelo, muitos cientistas questionavam, já que algumas observações não condiziam com a teoria atômica de Rutherford, assim, em 1900 uma teoria revolucionou a história da física, pois Max Planck mostrou que a energia é emitida em quantidades discretas formando “pacotes de energia”, denominando quanta de energia. Com isso, Planck demonstrou que cada onda eletromagnética é definida por umadeterminada frequência e comprimento de onda associada a um quantum de energia, fazendo com que mais tarde Albert Einstein constitui uma partícula denominadafóton.
Com a teoria de Max Planck sobre o quantum de energia Niels Bohr inovou o modelo atômico, pois ao mesmo tempo em que uma nova física se mostrava presente, leis clássicas da física já não eram mais válidas, já que elas não funcionavam para sistemas microscópicos, percebendo assim que a natureza da luz emitida pelas sustâncias submetidas a altas temperaturas ou a cargas elétricas, com isso foi-se captado experimentalmente espectros de emissão dos átomos, percebendo então que o átomo possuía camadas e cada camada recebeu um numero quântico de acordo com o seu nível de energia, portanto, o átomo no estado estável foi denominado estado fundamental e ao absorver energia seus elétrons saltam para níveis mais altos de energia ficando, portanto no estado excitado. Assim, vários obstáculos no modelo atômico de Rutherford foram solucionados e aceitados, sendo denominado, portanto modelo atômico de Rutherford-Bohr.
Com o estudo sobre a energia quântica, Sommerfeld percebeu que o modelo atômico de Bohr estava meio equivocado, já que para Bohr os elétrons giravam em torno do núcleo em movimentos circulares apenas e para Sommerfeld os elétrons giravam em torno do núcleo em movimentos circulares e elípticos, assim, asorbitas constituíam subníveis cada uma com uma energia própria.
Em 1924 surgiu um novo modelo atômico, no qual se negava todos os anteriores, já que o mesmo nega a existência de órbitas circulares e/ou elípticas para os elétrons, de acordo com o modelo da mecânica quântica existem regiões de máxima probabilidade de se encontrar o elétron no seu movimento ao redor do núcleo.
O modelo feito por Louis De Broglie, Heisenberg e Schrödinger propôs um modelo de partícula-onda para o elétron baseado em alguns experimentos que mostrou o elétron sendo uma partícula e outros mostrando ser onda, assim, enunciaram o modelo como o principio da incerteza, já que “é impossível determinar simultaneamente a posição e a velocidade de um elétron no átomo”.
Com base no principio da incerteza não há sentido dizer qual a posição do elétron no átomo, já que para medir a posição seria necessário interagir o elétron com outra partícula, como por exemplo, o fóton, já que assim, ao colidir com o elétron alteraria seu estado inicial e impossibilitaria a medição precisa do seu momento para aquele estado. Portanto, a mecânica quântica apenas pode determinar a região de máxima probabilidade onde pode estar o elétron, no qual se denomina região orbital.
Ao passar dos anos, estudiosos foram aperfeiçoando a teoria da mecânica quântica, descobrindo assim os números quânticos, no qual oprincipal indicava o nível de energia do elétron no átomo e o secundário indicava a energia do elétron no subnível. 
Em 1925, Wolfgang Pauli introduziu o numero quântico spin (o movimento de rotação do elétron em torno do seu eixo) e criou o seu principio da exclusão, no qual dizia que num átomo não existiam dois elétrons no mesmo estado de energia, ou seja, num mesmo orbital os mesmos terão iguais os números quânticos principal, secundários e magnéticos, mas terão spin opostos. 
Síntese
Podemos perceber que o estudo da estrutura atômica se iniciou muito antes do nascimento de Cristo, Leucipo um dos estudiosos começou um estudo que se concretizou com Demócrito, e a partir de tais ideias Dalton as usou e montou um modelo atômico, mas seu modelo não foi tão longe, já que Thompson usou as ideias de Faraday e Stoney para estudar. Percebeu-se então que o que havia sido estudado por Dalton, Leucipo e Demócrito estava em partes equivocado, assim foi criado um novo modelo atômico, mas usando como base o modelo anterior, mas como toda teoria havia suas falhas o novo modelo.
Mais tarde as experiências foram se tornando mais complexas e melhores, assim, as teorias iam se tornando equivocadas e incapazes de abranger tudo o que havia sido descoberto, como por exemplo, a radioatividade e o raio X. Assim, Rutherford, Geiger e Marsden fizeram novos experimentos eassim renovando a teoria do modelo atômico, mas abrangendo e utilizando como base a teoria do modelo feito por Thompson que era uma melhoria da de Dalton.
O modelo comparado ao sistema solar ainda continha falhas e não era o modelo perfeito, já que o mesmo não abrangia por completo tudo o que se descobria constantemente, as teorias e o modo como às partículas se comportavam continuavam a ser um mistério e incapaz de serem explicadas, com isso nova teorias foram surgindo junto com a evolução da química, assim, com a descoberta dos pacotes de energia feita por Max Planck e do fóton feita por Albert Einstein, Niels Bohr inovou a teoria dos modelos atômicos, já que a ciência ia avançando e uma nova física surgia ao mesmo assim, portanto, pegando a teoria de Rutherford já baseada na de Thompson e de Dalton percebeu-se que ela havia alguns obstáculos que a impediam de se tornar perfeita, ao perceber quais eram os principais problemas e solucioná-los sem modificá-lo por completo, um novo modelo surgia, mas sem muitas modificações, pois houve apenas uma soma de informações entre o que já havia sido descoberto e o que estava sendo descoberto a todo o momento.
Com o estudo da energia quântica, rumores sobre os modelos iam surgindo, já que ainda não era uma explicação condizente com tudo o que se descobria, mas estudiosos ao modificar o modelo nunca abandonava osanteriores, sempre os usavam como uma base, e assim foi feito por Sommerfeld, pois seu modelo foi apenas uma tentativa de aperfeiçoar o modelo anterior, o de Rutherford-Bohr, pois se percebia ainda certos equívocos.
Percebeu-se então que os modelos, desde a teoria feita por Leucipo até o modelo de Sommerfeld estava errado de acordo com a mecânica quântica, assim tudo foi negado e um um modelo inovador surgiu, o modelo que vigora até hoje feito por Heisenberg, Louis De Broglie e Schrödinger, mas que até mesmo ele foi passado por inovações, porém é a partir dele que hoje estudamos a nossa química, baseado na mecânica quântica que podemos então caracterizar átomos, substâncias e moléculas atualmente.