Física Moderna_ o que é, descobertas e teoria da relatividade

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FÍSICA MODERNA
A Física Moderna ampliou os horizontes da Física no final do século XX. Suas teorias sobre a
matéria e sobre o mundo quântico permitiram o surgimento de novas tecnologias.
5ª Conferência de Solvay, em 1927. Na foto, temos reunidos grandes nomes da Física, como Einstein, Bohr,
Rutherford, Schröedinger e Marie Curie*.
O que é Física Moderna?
Física Moderna designa as novas concepções da Física desenvolvidas durante as três
primeiras décadas do século XX, as quais resultaram das proposições teóricas dos
físicos Albert Einstein e Max Planck. Após o surgimento da teoria da relatividade de
Einstein e da quantização das ondas eletromagnéticas, esse novo campo de estudo
surgiu, ampliando os limitados horizontes da Física Clássica.
FÍSICA
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https://brasilescola.uol.com.br/quimica/teoria-max-planck.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/teorias-da-relatividade.htm
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Mais abrangente que a Física Clássica, a Física Moderna é capaz de explicar fenômenos
de escalas muito pequenas (atômicas e subatômicas) e de altíssimas velocidades, muito
próximas à velocidade da luz. Os físicos do século XX perceberam que o conhecimento
vigente não era suficiente para explicar fenômenos como o efeito fotoelétrico ou a
radiação de corpo negro. Dessa forma, diversas hipóteses começaram a ser levantadas
sobre a natureza da luz e da matéria e sobre a interação entre elas.
Importantes descobertas da Física Moderna
Diversos experimentos marcaram a história e o desenvolvimento da Física Moderna.
Entre eles, podemos citar aqueles que nos forneceram uma compreensão mais profunda
sobre a estrutura da matéria e dos átomos e também sobre a natureza da luz. confira
alguns exemplos dessas importantes descobertas que marcaram o começo da Física
Moderna:
Em 1895, Wilhem Röntgen descobriu a existência dos raios X, um tipo invisível de
radiação extremamente penetrante.
Em 1896, Antoine Becquerel descobriu a existência da radioatividade.
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Alguns anos mais tarde, em 1900, o físico alemão Max Planck propôs que a energia
carregada pelo campo eletromagnético apresentava valores quantizados, múltiplos
inteiros de uma quantidade mínima e constante.
Em 1905, por meio da sua teoria da relatividade, Albert Einstein mostrou que
referenciais que se movem com velocidades muito altas, próximas à velocidade de
propagação da luz, experimentam a passagem do tempo e a medida das distâncias
de maneiras distintas.
Em 1913, Niels Bohr propôs que os níveis de energia dos elétrons espalhados ao
redor dos núcleos atômicos são quantizados, isto é, sua energia é dada por um
múltiplo inteiro de um valor mínimo.
Em 1924, a dualidade onda-partícula, estabelecida pelo físico Louis De'Broglie,
mostrou que qualquer corpo pode comportar-se como uma onda.
Em 1926, surgiu a Mecânica Quântica, resultado do trabalho de físicos como Werner
Heisenberg e Erwin Schröedinger.
Em outras palavras, a Física Moderna conseguiu explorar a natureza do mundo
microscópico e as grandes velocidades relativísticas, fornecendo valiosas explicações
para diversos fenômenos físicos que eram, até então, incompreendidos.
Marcos da Física Moderna
→ Teoria atomística
A teoria atomística originou-se entre pensadores gregos como Tales de Mileto e os
atomistas Demócrito e Leucipo. Para esses pensadores, a matéria era constituída por
partículas menores, indestrutíveis e indivisíveis, as quais foram chamadas de átomos.
A teoria atomística ganhou forças graças aos diferentes modelos atômicos propostos ao
longo dos estudos físicos. Veja abaixo alguns importantes cientistas e suas teorias
atômicas:
John Dalton: acreditava que os átomos eram maciços e indivisíveis e que as
substâncias eram formadas por combinações atômicas de diferentes proporções.
J. J. Thomson: segundo esse cientista, os elétrons, que possuem carga elétrica
negativa, encontravam-se espalhados na superfície de uma carga positiva.
Ernest Rutherford: para Rutherford, os átomos possuíam uma carga elétrica positiva
concentrada em uma região extremamente densa e reduzida, chamada de núcleo
atômico.
Niels Bohr: de acordo com o modelo de Bohr, os elétrons estavam localizados em
torno dos núcleos atômicos com energia quantizada, ou seja, ocupavam somente
níveis específicos de energia, os quais eram múltiplos de uma quantidade menor.
Veja também: Modelos atômicos
A concepção atual sobre o que são átomos teve várias contribuições ao longo da história,
passando por diversas mudanças. Algumas das propostas mais importantes para nosso
entendimento sobre os átomos e a matéria partiram de físicos como De'Broglie,
Heisenberg e Schröedinger. Confira:
Louis De'Broglie: propôs a existência das ondas de matéria, propriedade que explica o
comportamento dual dos elétrons.
Werner Heinsenberg: propôs o princípio da incerteza, indicando que não seria possível
determinar, simultaneamente e com total precisão, a posição e a quantidade de
movimentos das partículas quânticas.
Erwin Schröedinger: por meio de sua equação, conseguiu determinar as regiões mais
prováveis de se encontrar um elétron em volta do núcleo atômico.
Veja também: O nascimento da Mecânica Quântica
→ Radiação de corpo negro
Para a Física, é classificado como corpo negro qualquer corpo capaz de absorver toda a
radiação incidente sobre ele, reemitindo-a em forma de radiação térmica, de acordo com
sua temperatura.
O problema sobre radiação de corpo negro era uma das principais perguntas abertas da
Física no início do século XX. Por meio da hipótese da quantização da energia das ondas
eletromagnéticas emitidas pelos corpos negros, o física alemão Max Planck apresentou
a solução desse problema.
→ Experimento da gota de óleo
O experimento da gota de óleo, realizado pelo físico Robert Andrews Millikan, foi capaz
de determinar a ordem de grandeza da carga elétrica dos elétrons. O aparato utilizado
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/modelos-atomicos.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-nascimento-mecanica-quantica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/experimento-gota-oleo-millikan.htm
nessa experiência era constituído por um borrifador, que espirrava gotículas de óleo entre
duas placas dispostas eletricamente carregadas na direção vertical, de forma que as
gotículas ficassem estáticas no ar. Até a realização desse experimento, não se conhecia
a carga dos elétrons, apenas a razão entre sua carga e sua massa.
Veja também: A descoberta do elétron
→ Experimento de Franck-HertzO experimento de Franck-Hertz validou o modelo atômico proposto por Niels Bohr. Esse
experimento mostrou que só é possível excitar os átomos de um gás a partir de níveis
específicos de energia, assim como previa a quantização dos níveis de energia, proposta
por Bohr.
→ Experimento de Rutherford
O famoso experimento de Rutherford foi, na verdade, realizado por dois de seus alunos,
Hans Geiger e Ernest Mardsen. Nesse experimento, uma fina folha de ouro era
bombardeada por partículas alfa (núcleos de átomos de hélio) em alta velocidade.
Percebeu-se que, após a colisão, os ângulos de algumas dessas partículas variavam
muito. Além disso, em alguns casos, havia ricocheteamento das partículas alfa, o que
sugeria a existência de núcleos atômicos pesados e extremamente densos.
→ Descoberta das lentes gravitacionais
O fenômeno da lente gravitacional ocorre em virtude da distorção do espaço-tempo
exercida por grandes massas, como as de estrelas e planetas. De acordo com a
relatividade geral, proposta por Albert Einstein, a gravidade exercida por corpos massivos
é resultado da deformação no relevo do espaço-tempo. Como decorrência, ao se
propagar pelo espaço-tempo deformado, a luz sofreria um desvio.
Esse fenômeno foi observado por astrônomos por meio de medidas da duração do
eclipse solar total ocorrido em 1919. As medições foram realizadas simultaneamente na
cidade de Sobral, localizada no estado do Ceará, e em São Tomé e Príncipe.
Veja também: Einstein e o Ceará
→ Experimento de Michelson-Morley
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-descoberta-eletron.htm
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-modelo-rutherford.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/albert-einstein-ceara.htm
O experimento de Michelson-Morley provou que as ondas eletromagnéticas são capazes
de propagarem-se no próprio vácuo, logo, não precisam de um meio para isso. Para
comprovar essa propriedade, os pesquisadores Albert Michelson e Edward Morley
utilizaram um grande interferômetro (dispositivo utilizado para investigar a interferência
da luz) mergulhado em uma piscina preenchida com mercúrio. Dessa forma, seriam
evitadas vibrações de qualquer natureza, capazes de afetar a medida extremamente
sensível.
No experimento em questão, mediu-se o tempo para a luz ser refletida por espelhos
precisamente alinhados. Se a Terra desloca-se no meio em que a luz se propaga,
deveriam ser observados pequenos desvios nos feixes refletidos, o que não ocorreu.
Assim, os pesquisadores comprovaram a teoria proposta.
→ Efeito fotoelétrico
O efeito fotoelétrico era um fenômeno sem uma explicação satisfatória até os estudos
desenvolvidos por Albert Einstein. Por conseguir explicar esse efeito, Einstein foi
laureado com um Nobel de Física. Por meio da ideia de Max Planck, Albert Einstein
ampliou a teoria de quantização de energia da radiação de corpo negro para qualquer tipo
de radiação, firmando, assim, a noção de dualidade onda-partícula.
Relatividade geral
A relatividade geral é uma generalização da teoria da relatividade especial, também
desenvolvida pelo físico alemão Albert Einstein. Segundo essa teoria, corpos massivos,
como planetas e estrelas, são capazes de deformar a tecitura, ou o relevo, do espaço-
tempo. Essa deformação, por sua vez, dá origem à gravidade.
A gravidade das estrelas e dos planetas deforma o espaço-tempo, dando origem à
gravidade.
______________________ 
*Créditos da imagem: Benjamin Couprie, Institut International de Physique de Solvay /
Wikimedia Commons.
Por Me.Rafael Helerbrock   
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O PRINCÍPIO DA INCERTEZA
Quantização numérica da incerteza
O SPIN DO ELÉTRON E O PRINCÍPIO DA EXCLUSÃO
Da quantização à órbita dos elétrons
PARTÍCULAS ELEMENTARES
Entendendo a física moderna
Física
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POSTULADOS DE BOHR
Postulados de Bohr para o modelo atômico.
POSTULADOS DE EINSTEIN
O que diz a teoria da Relatividade de Einstein.
Física
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PRINCÍPIO DA INCERTEZA
O que diz o princípio da incerteza de Heisenberg?
RADIAÇÃO DO CORPO NEGRO
Radiação emitida por um corpo em função da temperatura.
REAÇÕES DE DECAIMENTO
Clique aqui e aprenda como acontecem as reações de decaimento.
Física
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RELATIVIDADE
No final do séc. XIX cientistas acreditavam ter descoberto tudo sobre a física.
RELÓGIO ATÔMICO
A oscilação de ondas eletromagnéticas
Física
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TELETRANSPORTE QUÂNTICO
É possível teletransportar pessoas para lugares distantes?
TEORIA DAS CORDAS
Você conhece a Teoria das Cordas? Essa teoria tenta unificar a Relatividade e a Física Quântica e nos dar uma nova
visão do universo! Saiba mais!
Física
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TRANSFORMAÇÃO DE LORENTZ
Aqui você verá as equações de transformação de Lorentz e entenderá que elas são mais gerais do que as de Galileu.
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