Fsica Quntica

Uma Nova Imagem do Mundo

Qualquer um que no se choque com a Mecnica Quntica, porque no a entendeu.

Niels Bohr (1865 1962)

ndice

Introduo

Fsica Clssica

Fsica Quntica

Dualidade Onda-Partcula

Princpio de Louis de Broglie

Microscpio Eletrnico

Biografias dos Fsicos

Ondas Mecnicas

Ondas Eletromagnticas

Ondas Peridicas

Concluso

Referncias

Crditos

Introduo

As mudanas ocorridas no incio do sculo passado, envolveram revises radicais de concepes prprias da fsica. A transio do mundo fsico no ltimo ano do sculo XIX, para aquele visto, duas dcadas mais tarde, se deu atravs da Fsica Quntica, que muito mais do que apenas uma teoria, uma forma completamente nova de ver o mundo.

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Fsica Clssica

A Fsica Clssica, a parte da Fsica que analisa o movimento, as variaes de energia e as foras que atuam sobre um corpo. Ela dividida em trs partes: A Cinemtica, que estuda o movimento, a Esttica, que estuda as foras atuantes em um corpo, e a Dinmica, que estuda as foras conseqentes da relao entre massa e acelerao.

Isaac Newton

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At o sculo XIX, A Fsica Clssica j havia alcanado um grande aperfeioamento, e estava praticamente finalizada. As Leis de Newton permitiam o clculo exato dos movimentos dos planetas, e as Leis de Maxwell fundamentavam a teoria eletromagntica. Porm, no final do sculo XIX, comearam a surgir alguns problemas, principalmente com os corpos microscpicos que no se encaixavam nas teorias clssicas. Nascia a Fsica Quntica, objeto de estudo da prxima seo deste trabalho.

James Clerck Maxwell

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Fsica Quntica

A Mecnica Quntica a parte da fsica que estuda o movimento dos corpos microscpicos em altas velocidades. As principais concluses da Fsica Quntica so que, em estados ligados, a energia no se troca de modo contnuo, mas sim de modo descontnuo; e que impossvel atribuir ao mesmo tempo uma posio e uma velocidade exatas a uma partcula, renunciando ao conceito de trajetria, e introduzindo o conceito de funo de onda.

Max Planck

Pai da Fsica Quantica

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Ao final do sculo XIX, os fsicos comearam a se perguntar como definir a quantidade da energia da onda eletromagntica que era absorvida pelos eltrons de um mateiral. Por um lado, as teorias mostravam que a quantidade de energia absorvida pelos eltrons no dependia do comprimento de onda, e sim da energia e do tempo que esses eltrons ficavam sob sua ao. Porm, os experimentos mostravam uma situao totalmente inversa. Segundo observaes, a quantidade de energia absorvida pelos eltrons no dependia do tempo de exposio, e sim do comprimento de onda.

tomo e Seus Eltrons

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Coube a Albert Einstein, baseado em consideraes de Max Plank, explicar corretamente esse fenmeno, marcando o nascimento da Fsica Quntica. Segundo Plank, a energia da onda eletromagntica era quantizada, ou seja, se propagava atravs de pacotes ou gros de energia chamados ftons ou quanta. Na interpretao dada por Einstein, a onda eletromagntica ser absorvida ou no pelo eltron, ou seja, o eltron ir absorver totalmente a energia da onda, ou simplesmente no absorve nenhuma energia.

Onda Eletromagntica Incidindo Sobre o tomo

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E = h c / Comprimento de Onda

f = c / Comprimento de Onda

E = h f

Dualidade Onda-Partcula

Apesar de ser uma teoria recente, a Teoria Quntica tem suas primeiras indagaes desde a poca de Plato, quando se procurava saber a natureza da luz. Segundo Newton, a luz emitida por uma fonte luminosa, era constituda por um feixe de partculas materiais extremamente pequenas, as quais eram chamados de corpsculos: a Teoria Corpuscular. Porm, segundo o fsico holands Christiaan Huygens, a luz teria um comportamento ondulatrio. Criava-se assim, mais um impasse: Onda ou Partcula?

Christiaan Huygens

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Thomas Young, em seus experimentos, conseguiu medir, pela primeira vez, o comprimento de onda da luz solar. Comparando os resultados obtidos, concluiu que a luz teria uma natureza ondulatria. Porm, a teoria ondulatria no conseguia explicar o fenmeno da emisso fotoeltrica, entrando em franca contradio. Foi Albert Einstein, usando a idia de Max Planck, que conseguiu demonstrar que um feixe de luz so pequenos pacotes de energia e estes so os ftons, logo, assim foi explicado o fenmeno da emisso fotoeltrica.

Thomas Young

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Princpio de Louis de Broglie

A explicao definitiva para a Dualidade Onda-Partcula, foi proposta por Louis de Broglie. Segundo ele, tudo na natureza simtrico. As partculas, portanto, deveriam apresentar a caracterstica de serem tanto ondulatrias quanto corpusculares. Segundo a hiptese, a quantidade de movimento de uma partcula deve se comportar como onda. Sendo assim, a partcula deve possuir, consequentemente, um comprimento de onda uma frequencia.

Louis de Broglie

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Microscpio Eletrnico

Tendo como plano de fundo a Dualidade Onda-Partcula, a Teoria Quntica encontrou rapidamente vrias aplicaes para a humanidade, dentre elas, o desenvolvimento do micorscpio eletrnico. O funcionamento desse instrumento, est baseado nas propriedades ondulatrias do eltron. O microscpio eletrnico , atualmente, um dos equipamentos de maior importncia na pesquisa, quer seja orgnica, quer seja inorgnica.

Microscpio Eletrnico

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Biografias dos Fsicos

Albert Einstein (1879 - 1955) foi o fsico que props a teoria da relatividade. Ganhou o Prmio Nobel da Fsica de 1921 pela correta explicao do efeito fotoeltrico. Nos seus ltimos anos, a sua fama excedeu a de qualquer outro cientista na histria. Foi um dos maiores gnios da Fsica, tendo seu QI estimado em cerca de 240.

Albert Einstein

Albert Einstein

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Max Karl Ernst Ludwig Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947) foi um fsico alemo considerado o pai da teoria quntica. Como consequncia do nascimento da fsica quntica, foi premiado em 1918 com o Prmio Nobel de Fsica. Durante a Segunda Guerra Mundial, Planck tentou convencer Hitler a dar liberdade aos cientistas judeus. Morre em 4 de outubro de 1947 em Gttingen.

Max Planck

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Louis de Broglie

Louis Victor Pierre Raymond, Stimo Duque de Broglie, geralmente conhecido por Louis de Broglie (1892 - 1987) foi um fsico francs. Recebeu o Prmio Nobel de Fsica em 1929 pela descoberta da natureza ondulatria dos eltrons, evidenciada na dualidade onda-corpsculo.

Louis de Broglie

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Thomas Young

Thomas Young (1773 - 1829) foi um fsico e mdico britnico. famoso pelo experimento da dupla fenda, que possibilitou a determinao do carcter ondulatrio da luz. Young exerceu a Medicina durante toda a sua vida mas ficou conhecido por seus trabalhos em ptica, onde ele explica o fenmeno da interferncia; e em Mecnica, pela definio do Mdulo de Young.

Thomas Young

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Na fsica, ondas mecnicas so aquelas que necessitam de um meio material para se propagarem, e sua velocidade de propagao depende do meio, ou seja, mudando-se as caractersticas do material, muda-se a velocidade de propagao da onda.

Ondas Mecnicas

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Ondas eletromagnticas so aquelas que no necessitam de algum meio material para se propagarem, apenas transportam energia. Elas atravessam qualquer tipo de material, orgnico ou inorgnico e possvel sentir seus efeitos sobre o organismo.

Ondas Eletromagnticas

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Algumas ondas so constitudas por uma seqncia regular de perturbaes. Nesse caso chamamos a onda de peridica. A durao de cada perturbao individual chama-se perodo, a quantidade de perturbaes em uma dada unidade de tempo chamada de freqncia, e a distncia entre os dois picos chamada de comprimento de onda.

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Ondas Peridicas

Concluso

Coclumos, portanto, que a Mecnica Quntica, uma teoria usada em casos que envolvem corpos microscpicos e velocidades altas, como os eltrons e prtons. Suas principais concluses so que, em estados ligados, a energia se troca de modo descontnuo; e que impossvel atribuir ao mesmo tempo uma posio e uma velocidade exatas a uma partcula.

Conclumos tambm que a participao de Albert Einstein, Max Planck, Louis de Broglie e Thomas Young, entre outros fsicos, foram expressivas para o desenvolvimento da Fsica Quntica, uma teoria que representou uma revoluo na maneira de ver o mundo.

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Referncias

http://fisica.net

http://comciencia.br

http://pt.wikipedia.org

http://feiradeciencias.com.br

Enciclopedia Barsa 2000

Arago, Eliete Meira Coelho Arruda

Fsica: Ensino Mdio, 2 srie / Eliete Meira Coelho Arruda e Pedro Henrique Arruda Arago. 1 ed. Braslia: CIB Cisbrasil, 2005.

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Crditos

Colgio Salesiano Itaja.

Diretor: Pe. Lino Fistarol.

Disciplina: Fsica.

Professor: Valdir Backes

Alunos: Gustavo

Leandro

Mayara

Caio

Srie: 2C

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