aula 1 FM - Introduo

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FÍSICA MODERNA
Aulas Teóricas para o curso de Física 
na 
Universidade Pedagógica
O Docente Regente: Prof. Doutor Rogério Uthui
FÍSICA MODERNA
Aula 1: 
Introdução:
O que se estuda em Física Moderna?
O Docente Regente: Prof. Doutor Rogério Uthui
Um zapping na história da Física (i)
• A revolução científica, iniciada em torno do ano 1600, é uma 
conveniente separação entre o pensamento antigo e a Física 
Clássica. 
• 1900 marca o início de uma física mais moderna. Actualmente, a 
Ciência não mostra sinal de completeza, tendo mais assuntos 
sendo levantados, como questões surgindo a respeito da idade do 
Universo, a natureza do vácuo, a natureza primordial das 
propriedades das partículas subatômicas. A lista de problemas em 
aberto da Física é grande.
• A Física moderna de hoje começa com aquilo que na altura era 
chamada de revolução científica retomada do método científico que 
havia sido interrompido no século XIV. (Inquisição)
3Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Revolu%C3%A7%C3%A3o_cient%C3%ADfica
Um zapping na história da Física (ii)
• A Revolução Científica pode ser vista como o florescimento do 
Renascimento e uma porta para a civilização moderna. Foi, em 
parte, assentada devido à redescoberta de conhecimentos 
originários da Grécia Antiga, Índia, China e da cultura Islâmica 
preservados e posteriormente desenvolvidos pelo mundo Islâmico 
do século VIII até o século XV, e traduzidos por monges cristãos 
para o Latim, tais como o Almagestro.
• Isto se iniciou com a Astronomia, os princípios da filosofia natural se 
cristalizaram em Leis da Física fundamentais enunciadas e 
melhoradas nos séculos seguintes. 
• Durante o século XIX, a ciência tinha se fragmentado em múltiplos 
campos com pesquisas especializadas e campos da física.
4Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Revolu%C3%A7%C3%A3o_Cient%C3%ADfica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Renascimento
http://pt.wikipedia.org/wiki/Era_Moderna
http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_VIII
http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XV
http://pt.wikipedia.org/wiki/Astronomia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Filosofia_natural
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
Um zapping na história da Física (iii)
Século XVI
• No século XVI, Nicolau Copérnico reviveu o modelo heliocêntrico
do sistema solar antes visto por Aristarco de Samos (o qual é 
mencionado inicialmente numa passagem de O arenário de 
Arquimedes). Quando este modelo foi publicado no fim de sua vida, 
ele tinha um prefácio de Andreas Osiander que humildemente 
indicava que se tratava apenas de “…uma conveniência matemática 
para calcular a posição dos planetas, e não uma explicação para a 
natureza verdadeira das órbitas planetárias”.
• Na Inglaterra, William Gilbert (1544-1603) estudou o magnetismo 
e publicou o trabalho de grande destaque De Magnete (1600), o 
qual trazia presentes seus numerosos resultados experimentais.
5Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Aristarco_de_Samos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Arquimedes
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Andreas_Osiander&action=edit&redlink=1
Um zapping na história da Física (iv)
Século XVII
• No início do séc. XVII Johannes Kepler formulou 
um modelo do sistema solar baseado nos cinco 
sólidos platónicos, na ideia milenar de Ptolomeu de 
órbita circular "perfeita" para corpos celestes 
"perfeitos". Kepler então formulou suas três leis de 
movimento planetário. Ele também propôs o 
primeiro modelo conhecido de movimento planetário 
no qual uma força emanada do Sol deflecte o 
planeta de seu movimento "natural", causando 
então uma órbita curva.
6Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido_plat%C3%B4nico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ptolomeu
http://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Kepler
http://pt.wikipedia.org/wiki/Leis_de_Kepler
Um zapping na história da Física (v)
Século XVII…continuação
• Durante o início do séc. XVII, Galileu Galilei foi o pioneiro no uso de 
experimentos para validar as teorias físicas, ideia chave do método 
científico. O uso de experimentos por Galileu, e a insistência de 
Galileu e Kepler de que resultados experimentais devem ter 
precedência sobre resultados teóricos, ajudou a acabar com a 
aceitação de dogmas, e deu início a uma era onde ideias científicas 
eram abertamente discutidas e rigorosamente testadas. Galileu 
formulou e testou com sucesso várias situações em cinemática, 
incluindo a lei correcta do movimento acelerado, a trajectória 
parabólica, a relatividade do movimento não acelerado, e uma 
forma inicial da Lei da Inércia.
7Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XVII
http://pt.wikipedia.org/wiki/Galileu_Galilei
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico
http://pt.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todo_cient%C3%ADfico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/In%C3%A9rcia
Um zapping na história da Física (vi)
Século XVII…continuação
• Em 1687 Isaac Newton publicou o Principia Mathematica,
detalhando duas teorias físicas genéricas e bem sucedidas: As leis 
do movimento de Newton, das quais surge a Mecânica Clássica; e 
a Lei da Gravitação de Newton, a qual descreve a força 
fundamental da gravidade. 
• Ambas as teorias concordam muito bem com os experimentos. A 
Mecânica Clássica foi exaustivamente estendida por Joseph-Louis
de Lagrange, William Rowan Hamilton, e outros, que produziram 
novas formulações, princípios, e resultados. As leis da gravitação 
iniciam o campo da Astrofísica, o qual descreve fenómenos 
astronómicos usando teorias físicas.
8Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1687
http://pt.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
http://pt.wikipedia.org/wiki/Philosophiae_Naturalis_Principia_Mathematica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_Cl%C3%A1ssica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph-Louis_de_Lagrange
http://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph-Louis_de_Lagrange
http://pt.wikipedia.org/wiki/William_Rowan_Hamilton
http://pt.wikipedia.org/wiki/Astrof%C3%ADsica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Astronomia
Um zapping na história da Física (vii)
Século XVIII
• A partir do séc. XVIII, o conceito de Termodinâmica seria 
desenvolvido por Robert Boyle, Thomas Young, e muitos outros, 
concorrentemente com o desenvolvimento da máquina a vapor, 
dando prosseguimento no próximo século. Em 1733 Daniel 
Bernoulli usou argumentos estatísticos juntamente com mecânica 
clássica para deduzir resultados termodinâmicos, iniciando o campo 
da Física Estatística. Benjamin Franklin conduziu pesquisas a 
respeito da natureza da Electricidade em 1752. Em 1798, 
Benjamin Thompson demonstrou a conversão ilimitada de trabalho 
mecânico em calor; isto foi utilizado por James Prescott Joule para 
demonstrar a lei da conservação de energia no século seguinte.
9Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A2mica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Boyle
http://pt.wikipedia.org/wiki/Thomas_Young
http://pt.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin
http://pt.wikipedia.org/wiki/1798
http://pt.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Thompson
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Prescott_Joule
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_da_conserva%C3%A7%C3%A3o_de_energia
Um zapping na história da Física (viii)
Século XIX
• Numa carta à Royal Society em 1800, Alessandro Volta descreveu 
a sua invenção da bateria eléctrica, proporcionando pela primeira 
vez um meio para gerar uma corrente eléctrica constante, e abrindo 
um novo campo para investigação na Física.
• Em 1847 James Prescott Joule estabeleceu a Lei daConservação 
de Energia, na forma do calor e da energia mecânica. Contudo, o 
Princípio da Conservação da Energia teria sido sugerido ou 
enunciado em várias formas, por talvez, uma dúzia de Alemães, 
Franceses, Britânicos e outros cientistas durante a primeira metade 
do século XIX.
10Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Royal_Society
http://pt.wikipedia.org/wiki/1800
http://pt.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta
http://pt.wikipedia.org/wiki/Bateria_(qu%C3%ADmica)
http://pt.wikipedia.org/wiki/1847
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Prescott_Joule
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_da_Conserva%C3%A7%C3%A3o_de_Energia
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_da_Conserva%C3%A7%C3%A3o_de_Energia
Um zapping na história da Física (ix)
Século XIX…continuação
• O comportamento da electricidade e magnetismo foi estudado 
por Michael Faraday, Georg Ohm, e outros. Faraday
demonstrou que o fenómeno electrostático, a acção da 
recentemente descoberta pilha eléctrica ou bateria, o fenómeno 
electroquímico, e o relâmpago são todos manifestações 
diferentes do fenómeno eléctrico. Faraday, além disto, 
descobriu em 1821 que a electricidade pode produzir 
movimento mecânico rotacional, e em 1831 descobriu o 
Princípio da Indução Electromagnética, pelo qual o movimento 
mecânico pode ser convertido em electricidade. Por este 
motivo foi Faraday que estabeleceu as bases para o motor 
eléctrico e o gerador eléctrico.
11Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Motor_el%C3%A9trico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador
Um zapping na história da Física (x)
Século XIX…continuação
• Em 1855, James Clerk Maxwell unificou os dois 
fenómenos em uma única teoria do electromagnetismo, 
descrita pelas Equações de Maxwell. Uma predição de 
suas teorias era que a luz é uma onda electromagnética. 
Um tópico a parte das deduções de Maxwell foi que a 
velocidade da luz não depende do observador, um aviso 
do desenvolvimento da relatividade especial por Albert
Einstein.
• a até então sólida concepção científica mecanicista sofre um 
grande abalo: era possível que existisse uma forma de 
realidade independente da matéria redutível a componentes 
básicos - o campo eletromagnético. 
12Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1855
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo
http://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%B5es_de_Maxwell
http://pt.wikipedia.org/wiki/Luz
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_especial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein
http://pt.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein
Um zapping na história da Física (xi)
13Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
t
DjHrot
∂
∂
+=
t
BErot
∂
∂
−=
0=Bdiv ρ=Ddiv t
jdiv
∂
∂
−=
ρ
ED oεε= HB oμμ=( )extEEj += γ
; 
; 
Um zapping na história da Física (xii)
Século XIX…continuação
• Em dois trabalhos em 1876 e 1878, Josiah Willard Gibbs
desenvolveu muito do formalismo teórico para a 
Termodinâmica, e uma década depois estabeleceu as 
leis para a fundação da Mecânica estatística — esta 
também foi descoberta independentemente por Ludwig
Boltzmann.
• Em 1887 o experimento Michelson-Morley é conduzido e 
é interpretado como um ponto contra a teoria 
amplamente aceita na época, que a Terra esta se 
movendo através de um "éter luminífero". Este 
desenvolvimento serviu de base mais tarde a Teoria 
Restrita da Relatividade de Einstein
14Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1876
http://pt.wikipedia.org/wiki/1878
http://pt.wikipedia.org/wiki/Willard_Gibbs
http://pt.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A2mica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_estat%C3%ADstica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Boltzmann
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ludwig_Boltzmann
http://pt.wikipedia.org/wiki/1887
http://pt.wikipedia.org/wiki/Experi%C3%AAncia_de_Michelson-Morley
http://pt.wikipedia.org/wiki/Terra
http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%89ter_lumin%C3%ADfero
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_Especial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_Especial
Um zapping na história da Física (xiii)
Século XIX…continuação
• Em 1887, Nikola Tesla investigou o Raio-X usando seus 
próprios aparelhos como também os tubos de Crookes.
• Em 1895, Wilhelm Conrad Röntgen observou e analisou 
os Raios-X, os quais o ajustou para ser uma radiação 
electromagnética de alta-frequência. A Radioactividade
foi descoberta em 1896 por Henri Becquerel, e depois 
foi estudada por Pierre e Marie Curie e outros. Isto 
iniciou o campo da Física Nuclear.
• Em 1897, J.J. Thomson estudou o electrão, a partícula 
elementar o qual carrega corrente eléctrica no circuito. 
15Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1887
http://pt.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
http://pt.wikipedia.org/wiki/Raio-X
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_Crookes
http://pt.wikipedia.org/wiki/1895
http://pt.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Conrad_R%C3%B6ntgen
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radia%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Radioatividade
http://pt.wikipedia.org/wiki/1896
http://pt.wikipedia.org/wiki/Henri_Becquerel
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pierre_Curie
http://pt.wikipedia.org/wiki/Maria_Sklodowska-Curie
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_Nuclear
http://pt.wikipedia.org/wiki/1897
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=J.J._Thomson&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron
Um zapping na história da Física (xiv)
Século XX
• Em 1904, Thomson propôs o primeiro modelo atómico, 
conhecido como o modelo do pudim de passas. (A 
existência do átomo foi proposta em 1808 por John 
Dalton.)
• Em 1905, Einstein formulou a teoria da relatividade 
especial, unificando o espaço e tempo em uma única 
entidade, espaço-tempo. A Teoria da Relatividade 
prescreve uma transformação entre referenciais inerciais
diferente da mecânica clássica, necessitando o 
desenvolvimento da mecânica relativística como um 
substituto para mecânica clássica.
16Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1904
http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_at%C3%B4mico
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Modelo_at%C3%B3mico_de_Thomson&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/1808
http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
http://pt.wikipedia.org/wiki/John_Dalton
http://pt.wikipedia.org/wiki/1905
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_especial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Relatividade_especial
http://pt.wikipedia.org/wiki/Espa%C3%A7o-tempo
http://pt.wikipedia.org/wiki/Referencial_inercial
Um zapping na história da Física (xv)
Século XX…continuação
• Em 1911, Ernest Rutherford deduziu a partir do experimento de 
deflexão a existência de um compacto núcleo atómico, com cargas 
positivamente carregadas, denominadas protões. Os neutrões, o 
constituinte neutro do núcleo, foram descobertos em 1932 por 
James Chadwick.
• No início de 1900, Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr, entre 
outros, desenvolveram a teoria quântica para explicar várias 
anomalias pela introdução de níveis de energia discretos. Em 1925, 
Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger formularam a mecânica 
quântica, a qual esclarecia a teoria quântica precedente. Na 
mecânica quântica, os resultados dos experimentos físicos eram de 
origem probabilística. A teoria descreve o cálculo destas 
probabilidades. Ela foi bem sucedida em descrever o 
comportamento da matéria em escala reduzida..
17Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estudaem FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1911
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rutherford
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Deflex%C3%A3o_Rutherford&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Deflex%C3%A3o_Rutherford&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_at%C3%B4mico
http://pt.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B3ton
http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%AAutron
http://pt.wikipedia.org/wiki/1932
http://pt.wikipedia.org/wiki/James_Chadwick
http://pt.wikipedia.org/wiki/1900
http://pt.wikipedia.org/wiki/Max_Planck
http://pt.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein
http://pt.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_qu%C3%A2ntica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Probabilidade
Um zapping na história da Física (xvi)
Século XX…continuação
• A mecânica quântica também proveu uma ferramenta 
teórica para física da matéria condensada, a qual estuda 
o comportamento físico de sólidos e líquidos, incluindo 
fenómenos tais como estruturas cristalinas, 
semicondutores, e supercondutores. Os pioneiros da 
física da matéria condensada incluem Felix Bloch, que 
aplicaram a mecânica quântica para descrever o 
comportamento dos electrões em uma estrutura 
cristalina em 1928.
18Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_da_mat%C3%A9ria_condensada
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Feliz_Bloch&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/1928
Um zapping na história da Física (xvii)
Século XX…continuação
• Em 1929, Edwin Hubble publicou a sua descoberta de 
que a velocidade na qual as galáxias se afastam 
correlacciona-se directamente com sua distância. Esta é a 
base para compreender que o universo está expandindo. 
Portanto, o universo deve ter sido muito menor e alem 
disto muito quente no seu passado. Por volta de 1940, 
pesquisadores como George Gamov propuseram a teoria 
do Big Bang, para a qual foram descobertas evidências 
em 1964;
• Hoyle havia denominado a teoria de Gamov Big Bang de 
forma a ridicularizá-la. Actualmente, ela é um dos 
principais resultados da cosmologia.
19Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1929
http://pt.wikipedia.org/wiki/Edwin_Hubble
http://pt.wikipedia.org/wiki/Universo
http://pt.wikipedia.org/wiki/1940
http://pt.wikipedia.org/wiki/George_Gamov
http://pt.wikipedia.org/wiki/Big_Bang
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cosmologia
Um zapping na história da Física(xviii)
Século XX…continuação
• Em 1934, Enrico Fermi descobriu um resultado estranho 
quando bombardeou urânio com neutrões, o que ele 
acreditava ser o primeiro elemento trans-urânico a ser 
criado. Em 1939, isto foi descoberto pelo químico Otto
Hahn e a física Lise Meitner que imaginaram que o que 
estava acontecendo era o processo de fissão nuclear, 
pelo qual o núcleo do urânio era quebrado em dois 
pedaços, libertando uma considerável soma de energia no 
processo. A essa altura ficou claro para muitos cientistas 
independentes que este processo teria um potência na 
produção de energia, que poderia ser usado como fonte 
de potência para sociedade ou como uma arma
20Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/1934
http://pt.wikipedia.org/wiki/Enrico_Fermi
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A2nio
Um zapping na história da Física (xix)
Século XX…continuação
• Durante este processo deu-se a invenção do ciclotrão por 
Ernest O. Lawrence em 1930. A Física no período pós-
guerra entrou numa fase que os historiadores tem 
chamado de "Grande Ciência", requerendo enormes 
maquinas, construções, e laboratórios de forma a testar 
suas teorias e avançar para novas fronteiras. O 
financiador principal da física tornou-se o governo, que 
reconheceu que o suporte a pesquisa "básica" poderia 
frequentemente levar a tecnologias úteis tanto para 
aplicações militares como industriais.
21Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ernest_O._Lawrence
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Grande_Ci%C3%AAncia&action=edit&redlink=1
Um zapping na história da Física (xx)
Século XX…continuação
• A electrodinâmica quântica, a qual descreve a interacção 
electromagnética, formulada com o objectivo de estender a 
mecânica quântica de forma a se tornar consistente com a 
relatividade restrita por Dirac em 1928. A partir desta a Teoria 
do campo Quântico obtém a sua forma moderna no final de 
1940 com o trabalho de Richard Feynman, Julian Schwinger, 
Sin-Itiro Tomonaga, e Freeman Dyson.
• A Teoria do campo Quântico proveu uma base para a física de 
partículas moderna, a qual estuda forças fundamentais e 
partículas elementares. Em 1954 Yang Chen Ning e Robert
Mills desenvolveram uma classe de teoria de gauge, a qual 
serviu de arcabouço para o Modelo Padrão. O Modelo Padrão, 
completado em 1970, descreve com sucesso a maior parte das 
partículas observadas até hoje.
22Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletrodin%C3%A2mica_qu%C3%A2ntica
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dirac
http://pt.wikipedia.org/wiki/1928
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Teoria_do_campo_Qu%C3%A2ntico&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Teoria_do_campo_Qu%C3%A2ntico&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculas
http://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculas
http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_fundamental
http://pt.wikipedia.org/wiki/1954
http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Yang_Chen_Ning&action=edit&redlink=1
http://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Mills
http://pt.wikipedia.org/wiki/Robert_Mills
http://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_de_gauge
http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_Padr%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/1970
E assim o que estuda a Física Moderna?
As grandes descobertas da Física dos séculos XIX e XX que 
revolucionaram o conceito de Mecânica Clássica 
determinística Newtoniana dos séculos passados, mais 
exactamente os fenómenos baseados em processos de 
natureza quântica. 
23Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Temas a serem abordados
1. Radiação Térmica
2. Fotões e Óptica Quântica 
3. Teoria atómica de Bohr
4. Elementos de Mecânica Quântica
5. Física dos átomos e moléculas
6. Núcleo atómico
7. Partículas elementares
24Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Qual a lógica destes temas
1. Os primeiros três temas falam das pré-condições em temos de 
conhecimento científico que ditaram o surgimento da nova teoria a 
partir do início do século XX;
O terceiro tema em particular fala do aparecimento do modelo 
atómico nessa altura e da luta dos físicos em demonstrar a 
consistência desta nova teoria;
2. O quarto tema fornece elementos básicos da Mecânica Quântica, 
finalmente desenvolvida em 1925, que está na base do tratamento 
teórico que se dá em Física Moderna dos seres atómicos e sub-
atómicos;
3. O quinto tema trata da Física atómica e dos fenómenos quânticos 
que ocorrem a nível das camadas electrónicas;
4. Os últimos capítulos tratam do núcleo e das partículas 
elementares.
25Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 1: Radiação Térmica
1.1. Radiação térmica e luminescência;
1.2. Lei de Kirchoff;
1.3. Densidade de energia da radiação;
1.4. Leis de Stefan-Boltzmann e de Wien;
1.5. Fórmula de Rayleigh-Jeans;
1.6. Introdução de conceitos de quantização: 
fórmula de Planck para a radiação do 
corpo negro.
26Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 2: Fotões e Óptica Quântica
2.1. Emissão de radiação X por travagem de 
partículas aceleradas. Propriedades dos 
raios X;2.2. Efeito fotoeléctrico;
2.3. Fotões;
2.4. Efeito de Compton.
27Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 3: Teoria atómica de Bohr
3.1. Leis em espectros atómicos;
3.2. Modelo de átomo de Thompson;
3.3. Experiência de Rutherford e o modelo 
nuclear do átomo;
3.4. Postulados de Bohr;
3.5. Experiência de Frank-Hertz;
3.6. Regra de quantização das órbitas circulares;
3.7. Teoria elementar do átomo de hidrogénio de 
Bohr.
28Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 4: Elementos de Mecânica 
Quântica
4.1. Hipótese de Louis de-Broglie e as propriedades 
ondulares das partículas;
4.2. Princípio de incerteza de Heisenberg;
4.3. Equação de Schrödinger. Função ψ;
4.4. Quantização da energia e do momento de 
impulso;
4.5. Exemplos unidimensionais: passagem de uma 
partícula por uma barreira de potencial e por um 
buraco de potencial. 
4.6. Solução da eq. de Sch, para o oscilador 
harmónico.
29Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 5: Física dos átomos e 
moléculas
5.1. Átomo de hidrogénio;
5.2. Espectro de metais hidrogenóides: largura das 
linhas, multiplexos e spin electrónico;
5.3. Momento magnético do átomo e efeito de Zeeman;
5.4. Ressonânica paramagnética electrónica;
5.5. Princípio de Pauli;
5.6. Sistema periódico dos elementos de Mendeleev;
5.7. Níveis energéticos de moléculas e espectros 
moleculares. Dispersão combinatórica da luz;
5.8. Radiação forçada. Lasers.
30Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 6: Núcleo Atómico
6.1. Composição e características do 
núcleo, massa e energia de ligação;
6.2. Modelos nucleares, forças nucleares;
6.3. Radioactividade;
6.4. Reacções nucleares;
6.5. Fissão nuclear e energética;
6.6. Fusão termo-nuclear.
31Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
Tema 7: Partículas Elementares
7.1. Tipos de interacção e classes de partículas 
elementares;
7.2. Métodos de detecção das partículas 
elementares;
7.3. Radiação cósmica;
7.4. Partículas e anti-partículas, spin isotópico, 
não – conservação da paridade nas 
interacções fracas, neutrino;
7.5. Sistemática das partículas elementares. 
Quarks.
32Física Moderna: Aula 1 – Introdução. O que se estuda em FM ?Prof. Doutor Rogério Uthui
	FÍSICA MODERNA
	FÍSICA MODERNA
	Um zapping na história da Física (i)
	Um zapping na história da Física (ii)
	Um zapping na história da Física (iii)
	Um zapping na história da Física (iv)
	Um zapping na história da Física (v)
	Um zapping na história da Física (vi)
	Um zapping na história da Física (vii)
	Um zapping na história da Física (viii)
	Um zapping na história da Física (ix)
	Um zapping na história da Física (x)
	Um zapping na história da Física (xi)
	Um zapping na história da Física (xii)
	Um zapping na história da Física (xiii)
	Um zapping na história da Física (xiv)
	Um zapping na história da Física (xv)
	Um zapping na história da Física (xvi)
	Um zapping na história da Física (xvii)
	Um zapping na história da Física(xviii)
	Um zapping na história da Física (xix)
	Um zapping na história da Física (xx)
	E assim o que estuda a Física Moderna?
	Temas a serem abordados
	Qual a lógica destes temas
	Tema 1: Radiação Térmica
	Tema 2: Fotões e Óptica Quântica
	Tema 3: Teoria atómica de Bohr
	Tema 4: Elementos de Mecânica Quântica
	Tema 5: Física dos átomos e moléculas
	Tema 6: Núcleo Atómico
	Tema 7: Partículas Elementares