INTRODUÇÃO À MECÂNICA QUÂNTICA E A FÍSICA NUCLEAR

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INTRODUÇÃO À MECÂNICA

QUÂNTICA E A FÍSICA

NUCLEAR

Prof.: Giovane Irribarem de Mello

Uniforte

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- 1870 A Ampola de Crookes e

os Misteriosos Raios Catódicos

(William Crookes – Físico Inglês)

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- 1887 Descarga Elétrica

Induzida (Heinrich Rudolf Hertz)

Primeira observação de que os metais sob luz ultra-violeta

emitem elétrons.

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- 1887 Enigma Sobre a Velocidade da

Luz (Albert Abraham Michelson

e

Edward Morley – Físicos Americanos)

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- 1888 Ejeção de Elétrons (Wilhelm

Hallwachs

– Físico Alemão)

--

Estimulado pelo trabalho de Hertz,

Wilhelm

Hallwachs

mostrou que corpos met

á

licos

irradiados com luz ultravioleta adquiriam

carga positiva.

-

Afirmou que as descargas produzidas

por

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- 1895 A Descoberta dos Raios-X

(Wilhelm Conrad Roentgen –

Físico Alemão)

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1897 – A Descoberta do Elétron

(Joseph John Thomson)

Em1897, Thomson determinou que a proporção carga-massa de um elétron é 1,76×108_C/g.

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Robert Andrews Millikan

1907 in1907 inííciouciou seu famoso experimento para seu famoso experimento para determi-determi -nar

nar a carga fundamental usando gotas da a carga fundamental usando gotas da água.água.

Em 1911 substitui a áEm 1911 substitui a água por gua por óóleo.leo.

Determinou que as cargas das gotas eram mDeterminou que as cargas das gotas eram múltiplosúltiplos de

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- 1900 Quantização da Energia (Max Karl

Ernst Ludwig Planck – Físico Alemão)

--

Nascimento da Mecânica Quântica.

--

Distribui

ç

ão de energia da luz emitida por sis

-

-temas conhecidos como

temas conhecidos como

corpos negros

.

--

Os pacotes de energia, são bem definidos e

em quantidades discretas.

--

Denominou esta quantidade de energia de

quantum

(plural =

quanta

) e significa menor

por

ç

ão na natureza.

E = n.h.f

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- 1902 Um Físico Mau-Caráter (Philipp

Eduard Anton Lénárd – Físico Húngaro)

1) Acreditava que os raios catódicos eram ondas eletromagnéticas.

2) Seus trabalhos com os tubos de Crookes foram importantes para a

descoberta do Elétron e o Raio X.

3) Afirmou que:

I - o efeito observado por Hallwachs, era uma propriedade dos metais.

II - poderia ser produzido não apenas por U.V., mas também por luz

visível.

III - as cargas liberadas eram elétrons.

IV – a energia cinética dos elétrons era proporcional à “Freqüência” da

radiação incidente.

- A partir de 1919, Lenard passou a argumentar pelo estabelecimento de

uma "física alemã", não contaminada por teorias judias, atacando

Eins-tein como socialista, pacifista e judeu, mas acima de tudo por ser um

teórico.

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1905 Publicação Bombástica

(Albert

Einstein – Físico Alemão)

- 1905 Einstein publica em uma revista três artigos:

I - Efeito Fotoelétrico/Dualidade Onda-Partícula

- Fótons, pacotes de energia.

- A energia do fóton depende exclusivamente da freqüência.

E = h.f

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Fótons não possuem massa de repouso.

- Intensidade da Radiação muda apenas o número de

fótons-elétrons ejetados da superfície do metal.

- Fótons não possuem massa de repouso.

- A ejeção dos elétrons da superfície do metal depende da

fun-ção “Trabalho”, ou seja, cada metal tem uma energia associada

para liberar os elétrons.

- A energia cinética dos elétrons ejetados:

E

_C

= h.f - W

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- A freqüência da radiação altera a

ener-gia dos fótons-elétrons

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II – Explicação para o Movimento Browniano.

“O movimento browniano representa um

mode-lo

observável do movimento molecular.”

III - A Teoria Especial da Relatividade “Einstein

quis dizer que a velocidade da luz, no vácuo, é

constante, independentemente dos movimentos

uniformes da fonte e do observador.”

c= velocidade da luz É impossível perseguir a luz c= 299.792.458 m/s(ou ≈ 3x108m/s)

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-Implicações sobre a constância da luz para corpos

que viajem próximos a velocidade da luz:

a) o tempo passa mais devagar!(Paradoxo dos

gê-meos)

b) contração das dimensões do corpo.

- Equivalência de Massa e Energia

I – Fissão Nuclear

II – Fusão Nuclear

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- 1924 Dualidade Partícula-Onda

(Louis Victor Pierre Raymond De

Broglie

)

Ondas de Mat

é

ria

v

.

m

h

=

λ

v

.

m

h

=

λ

v

.

m

h

=

λ

v

.

m

h

=

λ

(17)

- A Prova Para De Broglie (Clinton

J.Davisson e Lester H. Germer –

Físicos Americanos)

Difra

ç

ão de

el

(18)

- 1924 EFEITO COMPTON (Arthur Holly

Compton

– Físico Americano)

Considera

ç

ões sobre o Efeito Compton:

I

-

a colisão muda o comprimento de onda do

f

ó

ton original.

(19)

1927- Princípio De Incerteza De Heisenberg

Para os elétrons: não podemos determinar seu momento e sua posição simultaneamente.

ΔΔp.p.Δx Δx ≈≈ hh

Mas podemos, baseando-nos na estatística, determinara proba-bilidade de encontrar um elétron em determinada região.

ΔΔE.E.ΔΔt t ≈≈ h h

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FÍSICA NUCLEAR

Radioatividade

_{Radioatividade}

1896 Radia

_{1896 Radia}

ç

ão Penetrante dos Sais de Urânio

(Antoine

Henri

Becquerel

–

F

í

sico Francês)

Sais de urânio emitiam radia

ç

ão invis

í

vel capaz

de escurecer uma placa fotogr

á

fica.

1898 Nasce a Radioatividade (Marie

Sklodowska

-

-Curie

Curie

–

F

í

sica Polonesa)

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1911 Modelo Atômico (Ernest

Rutherford

_Rutherford

–

F

í

sico

Neo

Zelandês

)

Conclusões de Rutherford:Conclusões de Rutherford:

I I -- Descobriu que o Descobriu que o áátomo era praticamente vazio e não macitomo era praticamente vazio e não maciçço, se o, se assemelhando a um Sistema Solar em miniatura.

assemelhando a um Sistema Solar em miniatura.

II II -- A maior parte de sua massa estA maior parte de sua massa estáá concentrada num pequeno nconcentrada num pequeno núúcleo cleo central.

central.

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1913 - Neils Henrik David Bohr

O elO eléétron pode se mover em determinadas tron pode se mover em determinadas óórbitas sem irradiar. rbitas sem irradiar. Essas

Essas óórbitas estrbitas estááveis são denominadas veis são denominadas estados estacionestados estacionááriosrios. .

O elO elétron irradia quando salta de um estado estacionétron irradia quando salta de um estado estacionário para ário para outro mais interno, sendo a energia irradiada dada por :

outro mais interno, sendo a energia irradiada dada por : E =

E = hfhf = E= E_i_i–– EE_f_f

A energia em cada estado estacionáA energia em cada estado estacionário, ou nrio, ou níível n, vel n, éé dada por dada por E

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1932 – Sir James Chadwick e a Descoberta

do Neutron

Muitos Muitos átomos apresentavam massas maiores do que poderia átomos apresentavam massas maiores do que poderia explicar um modelo contendo apenas el

explicar um modelo contendo apenas eléétrons e prtrons e próótons, indicando a tons, indicando a existência de um terceiro tipo de part

existência de um terceiro tipo de partíícula sem carga, e com massa cula sem carga, e com massa aproximadamente igual a do pr

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RADIOATIVIDADE

•Um alto desvio no sentido da chapa positiva corresponde à radiação que é negativamente carregada e tem massa baixa. Essa se chama radiação β (consiste de elétrons).

• Nenhum desvio corresponde a uma radiação neutra. Essa se chama radiação γ.γ

• Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente corresponde à radiação carregada positivamente e de massa alta. Essa se chama radiação α.α

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