“ se não se sentirem chocados com a mecânica quântica, então não a compreenderam”

“ Se não se sentirem chocados com a Mecânica Quântica, então não a compreenderam”.

Niels Bohr

“Ninguém compreende a Mecânica Quântica”

Richard Feynman

1) Radiação de um corpo negro

Qual a cor de um corpo negro ?

A Teoria clássica não é capaz de descrever o espectro da radiação do corpo negro para pequenos comprimentos de onda (grandes frequências). “Catástrofe do ultra violeta”.

Planck descobriu empiricamente uma fórmula que concordava com os resultados experimentais. “Uma curiosidade matemática”

“Catástrofe do ultra violeta”.

=Porque é que os objectos incandescentesnão parecem todos azuis?

A radiação do corpo negro é aborvida só em pacotes discretos, i.e. por saltos (quanta)

O tamanho de um quantum de energia é proporcionalà frequência da radiação ( não à intensidade).

E = h

?

E = h

h pequenoO Olho humano é um detector muito sensível da luz na região do visível:

Consegue detectar um mínimo de 10 fotões.

Para λ= 450 nm, a energia correspondenteé 4.24x 10-18 J

E = h

h pequeno

Limite clássico h KT

KT

Física Clássica Física Quântica

Energia relaciona-se com frequência.

Mas há mais...

Radiação comporta-se como partículas.

2) Efeito fotoeléctrico

+ e- e-

a luz comporta-se como constituída por grãos de energia localizados e não ondas.

A taxa de emissão de e- depende da intensidade da luz.

Para frequências abaixo de uma certa frequência limiar não se observa corrente, qualquer que seja a intensidade da radiação.

A energia cinética máxima depende da frequência da radiação, mas não da intensidade, e aumenta linearmente com a frequência.

O efeito é instantâneo!

2) Efeito fotoeléctrico e- e-

Qual é o declive da recta?

3) Efeito de Compton + e- e- +

Efeito de Compton e- e-

E=pc e E=h c/ λ

p= h / λ

λ´- λ = h/mc (1-cos )

Qual é o declive das rectas?

4) Produção de Raios-X

Inverso do efeito fotoeléctrico

e- e- +

Decade Mirabilis 1895-1905

Roentgen

Egas Moniz

"But what is really overlooked...is the intrinsic beauty of the double helix."

Rosalind Frankin

Watson and Crick

e- + átomo e- + átomo +

A produção de raios-X exige a presença dos átomos ( os electrões não podem estar livres)

Pois não haveria conservação do momento linear e da energia.

É preciso uma energia mínima de 2me c2 1MeV

e- + e+ 5) Produção de pares

Processo inverso (aniquilação electrão positrão) tb só ocorre na presença da matéria.

A não ser se

e- + e+ +

6) Aniquilação de pares

PET Positron Emission Tomography

e+ e- collision

Photons emitted with opposite directions

E= m c 2

Light for Medicine

Radiação comporta-se como corpúsculo (matéria, partículas).

E o inverso?

Comporta-se a matéria (partículas) como radiação?

Dualidade corpúsculo-onda

Previsão de de Broglie 1923

p= h / λ

tb para partículas!

Introdução da ideia de Onda de matéria

λ << R

λ R

Difracção da luz

Quantificação das energias dos átomos

Informação espectral

Espectro de emissão

Espectro de

absorção

Os espectros de absorção

coincidem com os de emissão?

A descoberta do núcleoErnest Rutherford, Geiger, and Marsden (1909)

Para onde vão as partículas alfa?

Interpretação?

Rutherford back-scattering

Análise da composiçãodo solo de Marte

Space mission Pathfinder 1997

Probabilidade depende da carga Z2

Átomo de Rutherford

• Núcleo tem praticamente toda a massa do átomo

• Protões e neutrões (nucleões)

• Tamanho ~1/1015 m (fm)

• Nuvem electrónica extensa até ~1/1010 m

AXZ

...Física Clássica diz...Os electrões deveriam cair no núcleo ...

Porque não caiem?

Atoms are quantum objects.

Pode o átomo de Rutherford ser estável como o sistema solar?...

problema: cargas e não massas...

Postulados de Bohr

1)Há estados estacionários

O electrão só pode descrever certas órbitas, nas quais não emite radiação

2) Nas transições há emissão de energia

O átomo emite energia só quando o electrão faz uma transição de um estado estacionário para outro.

Como são as órbitas estacionárias?

Em que estado está o electrão enquanto ocorre uma transição?

Em que estado está o electrão antes de se determinar a sua energia?

Posição Ortodoxa (Escola de Copenhaga)

As observações não apenas disturbam o que se mede: produzem mesmo o que se mede.

O acto de medida obriga a partícula a “tomar uma decisão”.

Posição Realista

Teoria é incompleta.

Função de onda não é toda a história.

O indeterminismo apenas reflecte a nossa ignorânica, não é um facto da natureza.