domingo, 15 de novembro de 2009
Dualidade Onda Particula
A dualidade onda-partícula, também denominada dualidade onda-corpúsculo ou dualidade matéria-energia, constitui uma propriedade básica da mecânica quântica e consiste na capacidade das partículas subatômicas de se comportarem ou terem propriedades tanto de partículas como de ondas.
Foi enunciada pela primeira vez em 1924 pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, que anunciou que os elétrons apresentavam características tanto ondulatórias como corpusculares, comportando-se de um ou outro modo dependendo do experimento específico. A experiência de Young (experiência da dupla fenda) de Thomas Young exemplifica de maneira sensível esta dualidade.
De Broglie se baseou no efeito fotoeléctrico para chegar a esta conclusão, já que Albert Einstein havia concluído que os fótons que atuavam no efeito fotoelétrico eram partículas com energia E=h•f, onde f é a frequência de onda. Einstein, concluiu desta forma que, em determinados processos, as ondas se comportam como corpúsculos. Então, de Broglie associou o inverso, ou seja, que toda a partícula se comportava como uma onda. O físico francês foi capaz de relacionar o comprimento de onda com a massa da partícula, mediante a formula λ=h/m•v, onde o produto m•v representa o módulo do vetor P, ou quantidade de movimento, h é a constante de Constante_de_Planck, e 'λ', o comprimento de onda. Observando-se a fórmula verifica-se facilmente que, à medida que a massa ou sua velocidade aumenta, diminui consideravelmente o comprimento de onda. Os corpos macroscópicos têm associada uma onda, porém a massa é tão grande que se pode afirmar que apresenta um comprimento de onda desprezível, porém não nula. Por isso, na hora de falar sobre partículas é muito importante considerar a dualidade, já que o comprimento de onda que possuem explica muitos de seus fenômenos.
Foi enunciada pela primeira vez em 1924 pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, que anunciou que os elétrons apresentavam características tanto ondulatórias como corpusculares, comportando-se de um ou outro modo dependendo do experimento específico. A experiência de Young (experiência da dupla fenda) de Thomas Young exemplifica de maneira sensível esta dualidade.
De Broglie se baseou no efeito fotoeléctrico para chegar a esta conclusão, já que Albert Einstein havia concluído que os fótons que atuavam no efeito fotoelétrico eram partículas com energia E=h•f, onde f é a frequência de onda. Einstein, concluiu desta forma que, em determinados processos, as ondas se comportam como corpúsculos. Então, de Broglie associou o inverso, ou seja, que toda a partícula se comportava como uma onda. O físico francês foi capaz de relacionar o comprimento de onda com a massa da partícula, mediante a formula λ=h/m•v, onde o produto m•v representa o módulo do vetor P, ou quantidade de movimento, h é a constante de Constante_de_Planck, e 'λ', o comprimento de onda. Observando-se a fórmula verifica-se facilmente que, à medida que a massa ou sua velocidade aumenta, diminui consideravelmente o comprimento de onda. Os corpos macroscópicos têm associada uma onda, porém a massa é tão grande que se pode afirmar que apresenta um comprimento de onda desprezível, porém não nula. Por isso, na hora de falar sobre partículas é muito importante considerar a dualidade, já que o comprimento de onda que possuem explica muitos de seus fenômenos.
quinta-feira, 5 de novembro de 2009
Fótons - Efeito Fotoelétrico - Efeito Compton
1. A Teoria Quântica
Segundo o físico alemão Max PLANCK (1900):
"A energia radiante de freqüência f, só pode ser emitida ou absorvida em
quantidades discretas (quantum), múltiplos inteiros de hf, sendo h a constante
universal de Planck (6,6 x 10-34 J.s). "
E = h.f
Observações:
• Um fóton é um quantum (partícula) de energia eletromagnética.
• Os fótons não têm todos a mesma a energia. Os "quanta" de luz azul são
de maior energia que os de luz vermelha, pois têm menor comprimento de
onda e portanto, maior freqüência.
• Duas fontes luminosas de mesma freqüência (isto é, de mesma cor) emitem
fótons de igual energia "hf" .
• Uma fonte "brilhante" (grande intensidade luminosa) emite MAIS fótons por
segundo do que uma fonte "tênue" (pequena intensidade luminosa) da
mesma cor, porém os fótons de ambas as fontes têm a mesma ENERGIA.
2. O Efeito Fotoelétrico
Experimentalmente se verifica que:
• Quando a luz incide sobre a superfície de um metal, elétrons podem ser
emitidos por ela.
• Quando a luz de certa freqüência (f) arranca elétrons do metal, eles não
saem todos com a mesma energia. Suas energias distribuem-se entre um
valor mínimo e um máximo.
• É necessária uma energia mínima, para arrancar um elétron de
determinado metal, é chamada FUNÇÃO TRABALHO (W).
Para explicar o efeito fotoelétrico o físico alemão Albert EINSTEIN (1905)
afirmou que:
• A taxa de emissão de fotoelétrons é diretamente proporcional à intensidade
da luz incidente.
• Para que um elétron escape da superfície de um metal, deve-se fazer um
trabalho contra as forças que o fixam aí, ou seja, os fotoelétrons devem
adquirir energia suficiente para serem ejetados.
• A energia absorvida em excesso aparece na forma de energia cinética:
Ec=hf - W
• A energia cinética dos fotoelétrons é independente da intensidade da luz
incidente.
3. O Efeito Compton
"Os fótons apresentam propriedades corpusculares (de partículas) quando se
chocam com um elétron. Nessas circunstâncias, o fóton perde energia para o
elétron, diminuindo sua freqüência e aumentando o seu comprimento de onda."
4. Dualidade onda-partícula
"A Luz apresenta propriedades ondulatórias (reflexão, refração, difração,
interferência e efeito Dopler) e corpusculares (efeito fotoelétrico e efeito
Compton)".
Segundo o físico francês Louis DE BROGLIE as partículas subatômicas (elétrons,
prótons, etc.) também possuem características ondulatórias. Esse fato foi
comprovado por Clinton DAVISSON, Lester GERMER e G. P. THOMSON (filho de
J. J. Thomson) .
Segundo o físico alemão Max PLANCK (1900):
"A energia radiante de freqüência f, só pode ser emitida ou absorvida em
quantidades discretas (quantum), múltiplos inteiros de hf, sendo h a constante
universal de Planck (6,6 x 10-34 J.s). "
E = h.f
Observações:
• Um fóton é um quantum (partícula) de energia eletromagnética.
• Os fótons não têm todos a mesma a energia. Os "quanta" de luz azul são
de maior energia que os de luz vermelha, pois têm menor comprimento de
onda e portanto, maior freqüência.
• Duas fontes luminosas de mesma freqüência (isto é, de mesma cor) emitem
fótons de igual energia "hf" .
• Uma fonte "brilhante" (grande intensidade luminosa) emite MAIS fótons por
segundo do que uma fonte "tênue" (pequena intensidade luminosa) da
mesma cor, porém os fótons de ambas as fontes têm a mesma ENERGIA.
2. O Efeito Fotoelétrico
Experimentalmente se verifica que:
• Quando a luz incide sobre a superfície de um metal, elétrons podem ser
emitidos por ela.
• Quando a luz de certa freqüência (f) arranca elétrons do metal, eles não
saem todos com a mesma energia. Suas energias distribuem-se entre um
valor mínimo e um máximo.
• É necessária uma energia mínima, para arrancar um elétron de
determinado metal, é chamada FUNÇÃO TRABALHO (W).
Para explicar o efeito fotoelétrico o físico alemão Albert EINSTEIN (1905)
afirmou que:
• A taxa de emissão de fotoelétrons é diretamente proporcional à intensidade
da luz incidente.
• Para que um elétron escape da superfície de um metal, deve-se fazer um
trabalho contra as forças que o fixam aí, ou seja, os fotoelétrons devem
adquirir energia suficiente para serem ejetados.
• A energia absorvida em excesso aparece na forma de energia cinética:
Ec=hf - W
• A energia cinética dos fotoelétrons é independente da intensidade da luz
incidente.
3. O Efeito Compton
"Os fótons apresentam propriedades corpusculares (de partículas) quando se
chocam com um elétron. Nessas circunstâncias, o fóton perde energia para o
elétron, diminuindo sua freqüência e aumentando o seu comprimento de onda."
4. Dualidade onda-partícula
"A Luz apresenta propriedades ondulatórias (reflexão, refração, difração,
interferência e efeito Dopler) e corpusculares (efeito fotoelétrico e efeito
Compton)".
Segundo o físico francês Louis DE BROGLIE as partículas subatômicas (elétrons,
prótons, etc.) também possuem características ondulatórias. Esse fato foi
comprovado por Clinton DAVISSON, Lester GERMER e G. P. THOMSON (filho de
J. J. Thomson) .
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