16/05/2013 moderna - Pré

TÓPICOS DE FÍSICA MODERNA
PROF: ADELÍCIO
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FOI PROPOSTA POR PLANCK EM 1900
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E = h.f (para 1 fóton)
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h é denominada constante de Planck, no
Sistema Internacional igual a 6,63.10-34 Js.
1eV =1,6.10-19 J
h = 4,14.10-15 eV.s.
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E=nhf (para n fótons)
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Explicado por Einstein em 1905
Einstein considerou a luz ou qualquer outra
radiação eletromagnética não uma onda mas
composta de ”partículas”
Um fóton de radiação eletromagnética ao atingir o
metal é completamente absorvido por um único
elétron que com esta energia adicional pode
escapar do metal, gerando uma corrente elétrica.
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A quantidade mínima de energia Φ que um elétron
necessita receber para ser extraído do metal é
denominada função trabalho, que é uma característica
do metal.
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Se a energia for igual a função trabalho os
elétrons serão arrancados mais sem
velocidade
Se a energia for maior que a função trabalho
os elétrons serão arrancados e ainda terão
energia cinética para se moverem
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O cientista holandês Christian Huygens (1629 – 1695)
apresentou a teoria ondulatória da luz, segundo a qual a
luz se propaga através do espaço por meio de ondas.
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No entanto, o efeito fotoelétrico explicado por Einstein
considera a luz como um fluxo de “partículas” ou
“corpúsculos”, denominados fótons.
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A luz apresenta, portanto, dupla natureza: ondulatória e
corpuscular,
comportando-se
como
onda
eletromagnética ou como fluxo de partículas, conforme
o fenômeno estudado.
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O experimento que comprova a natureza
ondulatória da luz são os de DIFRAÇÃO e
INTERFERÊNCIA.
O experimento que comprova a corpuscular
da luz é o EFEITO FOTOELÉTRICO.
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Como a luz pode se comportar como onda ou como
“partícula”, o físico francês Louis De Broglie (1892 – 1987)
apresentou, em 1924, a seguinte hipótese: partículas
também possuem propriedades ondulatórias.
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O
comprimento
de
onda
associado
à
partícula, denominado comprimento de onda de De Broglie, é
dado por:
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ONDE: Q é a quantidade de movimento da partícula dado
por :
m = massa
V= velocidade
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Na Física Clássica, conhecidas a posição e a
velocidade de uma partícula num certo instante e o
sistema de forças que agem sobre ela, pode-se
determinar a posição e a velocidade em instantes
posteriores.
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Na Física Quântica, que estuda a teoria física dos
fenômenos microscópicos, ganha importância o
conceito de probabilidade, pois há limites na precisão
com que posição e velocidade possam ser medidos
simultaneamente.
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Quanto maior a precisão na determinação da
posição de uma partícula, menor a precisão na
determinação de sua velocidade ou de sua
quantidade de movimento e vice-versa.
Heisenberg relacionou a incerteza Δx, na medida
da posição x de uma partícula, com a incerteza ΔQ
da quantidade de movimento Q, obtendo:
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Ao criar seu modelo atômico Bohr utilizou a idéia de Planck,
segundo a qual a energia não seria emitida continuamente,
mas em pequenos “pacotes”, cada um dos quais
denominados quantum. Existiriam níveis estáveis de energia
denominados estados estacionários nos quais os elétrons
não emitiriam radiação.
A passagem do elétron de um estado estacionário para outro
é possível mediante a absorção ou liberação de energia pelo
átomo. A energia do fóton absorvido ou liberado corresponde
à diferença entre as energias dos níveis envolvidos. Ao
passar de um estado estacionário de energia E para outro de
energia E’, considerando E’>E, teremos:
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A energia mecânica total En do elétron no enésimo
estado estacionário, para o átomo de hidrogênio é, em
elétron-volt, dada por:
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Na figura representamos os níveis de energia de um
elétron num átomo de hidrogênio:
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Postulado da Relatividade: as leis da Física
são as mesmas em todos os sistemas de
referência inercial.
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Postulado da Constância da Velocidade da
Luz: a velocidade da luz no vácuo tem o
mesmo valor para qualquer referencial
inercial, ou seja, c = 300 000 km/s.
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Para Einstein, os ponteiros do relógio de um
observador em movimento andam mais devagar
que os ponteiros do relógio de um observador
parado.
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Um corpo em repouso em relação a um referencial
inercial apresenta comprimento L0, se esse corpo
se mover com alta velocidade apresentará um
comprimento L em relação ao mesmo referencial
inercial, de modo que L< L0
L e L0 se relacionam pela equação:
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Relaciona a conversão de massa em energia
através da equação