Mecânica quantica (parte 4)

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Mecânica quantica (parte 4)

  1. 1. MECÂNICA QUÂNTICA (PARTE 4) Matéria e Radiação Aulas: 33,34,35 e 36 Prof. Msc. Charles Guidotti 07/2014
  2. 2. Einstein usando a ideia de Planck (1900), mostrou que a energia de um feixe de luz era concentrada em pequenos pacotes de energia, denominados fótons. Na absorção de um fóton A energia ℎ𝑓 do fóton é transferida da luz para o átomo. Na emissão de um fóton A energia ℎ𝑓 do átomo é transferida para a luz. Evento de absorção (Aniquilação de um fóton) Evento de emissão (Criação de um fóton)
  3. 3. Explicação “clássica”: Luz: onda eletromagnética • Campo elétrico exerce uma força sobre os elétrons: oscilação com a mesma frequência da onda EM • Quando a amplitude das oscilações ultrapassar um certo valor, o elétron é arrancado. • Energia cinética dos elétrons deve aumentar com o aumento da intensidade da luz. • Energia cinética dos elétrons não deve depender da frequência da luz. Ao diminuir a intensidade, os elétrons seriam ejetados com velocidade menor.
  4. 4. Ao diminuir a intensidade, os elétrons são ejetados na mesma velocidade só que em um numero menor. • Para qualquer intensidade, elétrons são arrancados (não há intensidade de corte) • Aumento na intensidade  aumento na corrente (# de elétrons) • Energia cinética dos elétrons depende da frequência da luz (linearmente) 𝐸 > ∅
  5. 5. Interação fóton-matéria: transferência de energia + transferência de momento (colisão!!!) Efeito Compton
  6. 6. A luz como uma onda de probabilidade • Luz é emitida e absorvida em quantidades discretas  fóton! (F. Quântica) • Luz sofre difração  onda! (F. Clássica) Dualidade onda–partícula Para compreender melhor: Experimento da dupla fenda Mistério da Física é o comportamento da luz
  7. 7. 1) O que é a Teoria dos Quanta de Luz? 2) Uma lâmpada ultravioleta emite luz com um comprimento de onda de 400 nm, com uma potência de 400 W. Uma lâmpada infravermelha emite luz com um comprimento de onda de 700 nm, também com uma potência de 400 W. (a) Qual das duas lâmpadas emite mais fótons por segundo? (b) Quantos fótons por segundo emite esta lâmpada? 3) Por que a radiação de micro-ondas não pode danificar as moléculas das células vivas como podem fazer as radiações ultravioletas e raios X? 4) Uma luz mais brilhante ejetará mais elétrons de uma superfície fotossensível do que uma luz mais fraca de mesma frequência? 5) Uma luz de alta frequência ejetará um maior número de elétrons do que uma luz de baixa frequência?
  8. 8. 6) O que é o efeito fotoelétrico? Qual é a condição para ocorrer tal efeito? 7) De acordo com a teoria Clássica (luz como onda), qual seria a explicação para o efeito fotoelétrico? 8) Um feixe luminoso incide na superfície de uma placa de sódio, produzindo uma emissão fotoelétrica. Mostre que o comprimento de onda da luz incidente pode ser dado por 𝜆 = ℎ𝑐 𝑒𝑉0+ 𝛷 9) Se os elétrons se comportassem apenas como partículas, que padrão você esperaria que aparecesse sobre a tela após elétrons terem atravessado a fenda dupla? 10) O que representa a função de onda?

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