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Dualidade Onda Particula USP

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by

fabio mariotto

on 1 November 2014

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Transcript of Dualidade Onda Particula USP

Seu funcionamento se torna fácil ao observar a figura ao lado.
"B" contém a lente de observação e o tubo "A" está destinado a passagem da luz que se pretende analisar. A espectroscopia se baseia na emissão de luz ao aquecer certas substâncias, por exemplo ao colocar as substâncias na chama de um bico de bunsen haverá a emissão de luz. A luz emitida passa através de um prisma e se decompõe em um conjunto de radiações que constituem o que se denomina espectro (que é característico da substância em questão).
O tubo "C" contém uma escala feita sobre uma lâmina de vidro, de maneira que a posicão de cada linha espectral aparece sobre esta escala.
A imagem procedente do tubo "A" se refrata sobre o prisma "P" enquanto a imagem da escala se reflete sobre uma das faces do prisma, de modo que se pode observar ambas as imagens através do ocular situado em "B".
Propriedades da Luz
Introdução
Dentre todas as frequências existentes, o olho humano é sensivel às ondas eletromagnéticas que possuem comprimento de onda na faixa de 400 a 700 nm, correspondendo as ondas do espectro visível de cores violeta a vermelho.
1801
1860
Espectros Luminosos
Thomas Young observou
a natureza ondulatória da
luz, vendo a interferência
produzida pela mesma, ao passar por duas fendas paralelas.
Desenvolvendo idéias de Faraday a respeito de dielétricos e de campos, Maxwell concluiu que a luz é uma onda eletromagnética.
1905
Einstein postulou que a luz em si, consiste de pacotes menores (quanta).
Concluiu que cada onda de frequência f é associada com um conjunto de fótons com uma energia hf cada, em que h é a constante de Planck.
Ele sugere que essa ideia poderia explicar alguns resultados experimentais, nomeado efeito fotoelétrico.
Efeito Fotoelétrico
Uma partícula de luz, chamada fóton, tem uma energia
E
que está relacionada à frequência
f
e ao comprimento de onda
λ
pela equação de Einstein:
1924
Baseado no trabalho de Einstein, de Broglie
anuncia a dualidade onda-partícula nos elétrons.
Raciocínio de de Broglie: se ondas se comportam como partículas, porque não esperar que partículas se comportem como ondas?
E = hf = hc/λ
A dualidade onda-partícula é uma propriedade da natureza em geral.
Dessa forma concluímos que os elétrons se propagam como ondas e trocam energia como partículas ao mesmo tempo.
de Broglie propõe uma relação entre velocidade e comprimento de onda.
λ = h/mv
(partícula)
λ = c/f
(fóton)
onde m é a massa da partícula e v é a velocidade da mesma.
Dualidade onda-partícula
Dualidade onda-partícula
A luz branca é uma mistura de luzes de todas as cores em proporções aproximadamente iguais. O conjunto dessas luzes de cores é conhecido como espectro luminoso. O espectro luminoso corresponde às ondas eletromagnéticas na faixa de 400 a 700 nm, sendo o único tipo de onda eletromagnética visível ao olho humano. Para valores diferentes dessa faixa de comprimento de onda, diferentes espectros serão caracterizados, entre eles podem ser citados o ultravioleta e o infravermelho que são as mais próximas dessa faixa.
Experimento de Newton
Newton incide luz do sol (vindo de uma
fenda) em um prisma de vidro.
Dessa forma, a luz refratada se espalha
no espaço, e as cores podem ser observadas
isoladamente, como em um arco-íris.
Espectroscópio de G. Kirchhoff
Aparelho utilizado para analisar
o espectro de uma fonte
luminosa qualquer.
Posteriormente fora utilizado para descoberta de novos elementos.
Experimento de Thomas Young
Experimento de Thomas Young
O experimento da fenda dupla, criado por Young,
foi realizado a fim de tentar provar a natureza da
luz como sendo corpuscular ou ondulatória.
Ele comprovou um padrão de interferência da luz
proveniente de uma fonte luminosa, distante,
refratada após as duas fendas paralelas.
Elétrons, prótons e nêutrons apresentam
comportamento semelhante. Por isso essa
experiência se tornou importante.
Faraday demonstrou que um campo magnético podia inverter os planos de polarização da luz (Efeito Faraday) e alertou Maxwell sobre a relação entre a luz e os fenômenos eletromagnéticos. Este, aproveitando-se dos trabalhos matemáticos de Fresnell, chegou a certas equações para expressar o comportamento ondulatório da luz. Concluiu que "luz e magnetismo são resultados de uma mesma substância, (...) a luz é um distúrbio eletromagnético propagado através do campo de acordo com as leis do eletromagnetismo.''
James Clerk Maxwell (1831-1879)
A novidade do trabalho de Maxwell foi demonstrar que a luz era uma onda eletromagnética e que, portanto, com as ondas eletromagnéticas deveriam ocorrer os fenômenos de reflexão, refração, enfim, todos os que ocorrem com a luz.
Louis Victor de Broglie 1924
Estendeu o caráter dual da luz para a matéria.
de Broglie sugeriu a relação λ=h/(mv) , sendo λ o comprimento de onda e h é a constante de Planck.
m é a massa e v é a velocidade da partícula.
Em resumo, o Princípio de de Broglie atribui um comprimento de onda para qualquer matéria de massa m com velocidade v.
Espectroscópio de G. Kirchhoff
Fabio Mariotto de Azevedo
Gabriel Ciuffi Faustino
Guilherme Mashio Iwamoto
Gustavo Pires Dias
Leandro Cesar Mazer Ito
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Nada se pode afirmar sobre a correspondência entre a cor observada e o comprimento de onda, pois existem algumas distorções causadas por nós mesmos.
Por exemplo, a mistura de luz vermelha e luz verde é percebida pelo conjunto olho-cérebro como uma luz amarela, mesmo na ausência de qualquer comprimento de onda na faixa do espectro correspondente ao amarelo.
Exercicios
Enunciado: Um elétron com uma energia cinética inicial E é acelerado até que dobre sua energia cinética. Se o comprimento de onda original era λ, qual é seu novo comprimento de onda.
Resolução: combinando a equação de de Broglie com a equação da energia cinética temos:
E = 1/2 * mv^2
λ = h/mv
Enunciado: Sabendo que o comprimento de onda da luz vermelha é 700nm e que o comprimento de onda da luz violeta é 400nm, defina a faixa de frequência do espectro luminoso. Defina também a faixa de energia dos fótons.
Resolução: usando a equação f = c/λ e a equação do efeito fotoelétrico E = hf ou E = hc/λ
dado: c = 299792458 m/s
FIM
http://prezi.com/83c1iocwvtep
h = 6.6 * 10^-34 Js
Bibliografia
TIPLER, P. Física para Cientistas e Engenheiros - Volume 1, Editora LTC, cap. 33,2009.

http://pt.wikipedia.org

http://www.cambridgeincolour.com/pt-br/tutorials/color-perception.htm

http://www.infoescola.com/fisica/dualidade-onda-particula/

http://www.youtube.com
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