FISICA QUANTICA E OS RAIOS-X

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FÍSICA RADIOLÓGICAFÍSICA RADIOLÓGICA
A Física Quântica e os Raios X A Física Quântica e os Raios X 
Prof. Prof. MScMSc. Márcio M. S. Pessoa. Márcio M. S. Pessoa
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OO espectroespectro dasdas RadiaçõesRadiações::
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OO espectroespectro dasdas RadiaçõesRadiações::
James James ClerkClerk Maxwell (1831Maxwell (1831--1879)1879)
FísicoFísico escocês,escocês, demonstroudemonstrou emem
18641864 queque todastodas asas radiaçõesradiações
eletromagnéticaeletromagnética temtem aa mesmamesma
velocidade,velocidade, quandoquando propagandopropagando nono
vácuovácuo::
m/s103c 8
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LuzLuz (As(As Radiações)Radiações)::
Ondas ou Partículas? Ondas ou Partículas? 
Isaac Newton (1642 Isaac Newton (1642 –– 1727)1727)
DefensorDefensor dada teoriateoria corpuscularcorpuscular
dada luzluz..
ExplicavaExplicava::
• a refração e a reflexão da luz
• a propagação retilínea
• a propagação da luz no vácuo.
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LuzLuz (As(As Radiações)Radiações)::
Ondas ou Partículas? Ondas ou Partículas? 
Thomas Young (1773 Thomas Young (1773 -- 1829) 1829) 
Em 1801, revive a teoria
ondulatória da luz.
Descobre os princípios da: 
“interferência” da luz. 
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A Experiência de Young A Experiência de Young 
Padrão de franjas claras e escuras.
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AA ProduçãoProdução dasdas RadiaçõesRadiações
São produzidas pelo movimento de
cargas elétricas.
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AA ProduçãoProdução dasdas RadiaçõesRadiações
Carga (campo elétrico) oscilante
produz campo magnético oscilante.
Campo magnético oscilante
produz campo elétrico oscilante.
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A Origem da Mecânica QuânticaA Origem da Mecânica Quântica
Max Planck (1838 Max Planck (1838 –– 1947)1947)
Outubro de 1900 – Explicação da
emissão de radiação por um corpo
negro aquecido.
Formulou a hipótese do “pacote”
ou “quantum” de energia.
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A Origem da Mecânica QuânticaA Origem da Mecânica Quântica
A energia não varia
continuamente, mas em partículas (os
fótons) cada uma com um pacote ou
quantum de energia, dado por:
E = h.fE = h.f
h = 6,63x10-34 J.s (constante de Planck)
f = freqüência da radiação
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O Efeito Fotoelétrico O Efeito Fotoelétrico 
Heinrich R. Hertz (1857 Heinrich R. Hertz (1857 –– 1894)1894)
Descobriu o “efeito fotoelétrico”.
Porem não conseguiu explicar pela
eletromagnética de Maxwell.
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A Explicação do Efeito A Explicação do Efeito 
FotoelétricoFotoelétrico
Albert Einstein (1879 Albert Einstein (1879 –– 1955)1955)
Em 1905, Einstein explica o Efeito
Fotoelétrico .
Explicável se a luz fosse constituída
de partículas (fótons) que transferissem
energia durante as colisões com os
elétrons.
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Einstein postula que a luz é
composta de “partículas“partículas dede radiação”radiação”
ou “pulsos“pulsos eletromagnéticos”eletromagnéticos” chamados
“fótons”“fótons”
EEfótonfóton = h.f= h.f
A Explicação do Efeito A Explicação do Efeito 
FotoelétricoFotoelétrico
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A Explicação do Efeito A Explicação do Efeito 
FotoelétricoFotoelétrico
Fótons não têm massa!Fótons não têm massa!
Fótons são “partículas” de Fótons são “partículas” de 
energia!energia!
Luz (Luz (radiaçradiaç) é energia pura!) é energia pura!
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A natureza quânticaquântica dada luzluz,
utilizada para explicar corretamente o
efeito fotoelétrico, está em contradição
com a natureza ondulatória da luz.
Por outro lado, a teoria da
naturezanatureza ondulatóriaondulatória dada luzluz, apesar de
não explicar o efeito fotoelétrico,
permite justificar, por exemplo, os
fenômenos de interferência e difração
da luz (experiência de Young).
A Dualidade OndaA Dualidade Onda--Partícula Partícula 
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Para conciliar tais fatos,
apresentou-se a naturezanatureza “dual”“dual”..
Em determinados fenômenos, a Em determinados fenômenos, a 
luz se comporta como se tivesse luz se comporta como se tivesse 
natureza ondulatória e, em natureza ondulatória e, em 
outros, natureza de partícula. outros, natureza de partícula. 
A Dualidade OndaA Dualidade Onda--Partícula Partícula 
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WilhelmWilhelm Konrad Konrad RöntgenRöntgen (1845(1845--1923)1923)
Os RaiosRaios XX foram descobertos
acidentalmente em 1895 pelo físico
alemão Wilhelm Röntgen, enquanto
estudava um fenômeno de
luminescência com um tubo de raios
Catódicos.
Os raios X são uma das radiações
eletromagnética
Os Raios X Os Raios X 
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A produção dos Raios X baseiase
na teoria Corpuscular das Radiações.
A energia dos Raios X são
transportadas por fótons de energia.
A produção dos Raios X.
Os Raios X Os Raios X 
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Os fótons de Raios X podem ter
qualquer energia determinado pela
energia do elétron incidente.
A energia desses fotons são
determinadas por:
Os Raios X Os Raios X 
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A produção dos Raios X segue
obedece os postulados de Böhr relativo
à emissão e absorção de energia.
Os Raios X Os Raios X 
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Fim Fim 
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