FÍSICA MODERNA. Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira Second Solvay Congress, 1913, Bruxelas sentados (e  d): Nernst, Rutherford, Wien, Thomson, Warburg,

Apresentação em tema: "FÍSICA MODERNA. Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira Second Solvay Congress, 1913, Bruxelas sentados (e  d): Nernst, Rutherford, Wien, Thomson, Warburg,"— Transcrição da apresentação:

1 FÍSICA MODERNA

2 Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira Second Solvay Congress, 1913, Bruxelas sentados (e  d): Nernst, Rutherford, Wien, Thomson, Warburg, Lorentz, Brilloin, Barlow, Kamerlingh Onnes, Wood, Gouy, Weiss; em pé (e  d): Hasenohrl, Verschaffelt, Jeans, Bragg, Laue, Rubens, M. Curie, Goldschmidt, Sommerfeld, Herzen, Einstein, Lindemann, de Broglie, Pope, Gruneisen, Knudsen, Hostelet, Langevin.

3 MODELO XREALIDADE Modelo: “A ciência não tem, nem pode ter, como objetivo descrever a realidade tal como ela é. Tudo o que ela aspira é descrever quadros racionais de interpretação e previsão; a legitimidade de tais quadros dura enquanto durar o seu acordo com a realidade.” Bento de Jesus Caraça (1901-1948) Limitações do ser humano: - Sentidos: “Nada há no intelecto, sem antes passar pelos sentidos” Aristóteles, IV a.C.. - Imaginação: “... A realidade não é mais estranha do que imaginamos, mas do que se quer possamos imaginar” Heisenberg, 1927. - Formação: “Bom-senso é o conjunto dos preconceitos adquiridos no primeiros dezoito anos de nossas vidas” A. Einstein, 1905. Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

4 ONDULATÓRIA: transporte de ENERGIA! E V =. f fonte meio, tipo de onda E Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

5 FÍSICA QUÂNTICA: o que é a luz? Issac Newton, XVIII: modelo corpuscular ou balístico. A BOLA DE BILHAR REFLETE... E A LUZ TAMBÉM! BREVÍSSIMO HISTÓRICO V C1C1 e V’ B1B1 taco C2C2 A Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

6 A luz é um corpúsculo! Isaac Newton (1643-1727) Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

7 J. C. Maxwell, XIX: modelo ondulatório baseado em Huygens, Young e Fresnel. A ÁGUA DIFRATA E SOFRE INTERFERÊNCIA...... E A LUZ TAMBÉM! d > d < Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

8 Thomas Young (1773 – 1829) Jean Augustin Fresnel (1788-1827). Christiaan Huygens (1629-1695) A luz é uma onda! Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

9 Não... É muito mais do que isso: A luz é uma onda eletromagnética! Vejamos... James Clerk Maxwell (1831-1879) Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

10 SENTIDO DE PROPAGAÇÃO DA ONDA DIREÇÃO DE OSCILAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO ( f ) Todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade no vácuo : c =. f ≈ 3.10 8 m/s Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

11 c =. c =. f c =. Logo, se: Então: Ou: (maior energia!) (menor energia!) Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

12 H. Hertz, 1887: descarga entre placas metálicas era facilitada pela ação do U.V. Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) Interessante... E daí? EFEITO FOTOELÉTRICO: O início de tudo Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

13 A. Einstein e o efeito fotoelétrico, 1905 (Nobel, 1921): descobriu um modo eficiente de converter energia luminosa em elétrica e explicou de forma convincente e definitiva a interação da luz com a matéria (teoria corpuscular da luz). e + - e e vácuo bulbo de vidro GERADOR: TRANSFORMA ENERGIA LUMINOSA EM ENERGIA ELÉTRICA (CORRENTE ELÉTRICA) placas de metal luz circuito Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

14 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS f verde  E verde  i METAL  metal = 5 eV elétrons livres da superfície VÁCUO METAL EXPECTATIVA QUE EINSTEIN TINHA SOBRE A EXPERIÊNCIA OK ! OBS: As freqüências que realmente foram utilizadas por Einstein não foram estas. Em benefício da didática, elas foram mudadas.

15 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ↑ f violeta  ↑ E violeta  ↑ i METAL elétrons livres da superfície EXPECTATIVA QUE EINSTEIN TINHA SOBRE A EXPERIÊNCIA METAL  metal = 5 eV OK !

16 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (com o dobro de intensidade luminosa) METAL elétrons livres da superfície EXPECTATIVA QUE EINSTEIN TINHA SOBRE A EXPERIÊNCIA METAL  metal = 5 eV OK !

17 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS ↓ ↓ f vermelho  ↓ ↓ E vermelho  ↓ i METAL Entretanto... NÃO OCORREU EFEITO FOTOELÉTRICO!!! elétrons livres da superfície EXPECTATIVA QUE EINSTEIN TINHA SOBRE A EXPERIÊNCIA METAL  metal = 5 eV

18 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS (com o dobro de intensidade luminosa) METAL Novamente... NÃO OCORREU EFEITO FOTOELÉTRICO!!! elétrons livres da superfície EXPECTATIVA QUE EINSTEIN TINHA SOBRE A EXPERIÊNCIA METAL  metal = 5 eV

19 Afinal de contas, o que é a LUZ? ONDA OU CORPÚSCULO? Já sei! Vou me apoiar em ombros de gigantes!

20 Max Planck (1858-1947) Proponho, matematicamente, que a energia seja quantizada... “Posso caracterizar todo o processo como um ato de desespero, já que, por natureza, sou pacato e avesso a aventuras duvidosas!” E quantum = h. f h = 6,6. 10 -34 J.s h = 4,1. 10 -15 eV.s ou QUANTUM = PACOTE (latim) plural: quanta Max Planck e a “radiação de corpo negro”, em 1900 (Nobel, 1908): tentava estabelecer uma relação entre a temperatura de corpo e o espectro de emissão. Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

21 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE FÓTONS E verde = h. f verde = 6 eV FOTOELÉTRON E C = h. f verde -  = 1 eV METAL elétrons livres da superfície MODELO QUE EINSTEIN CONCEBEU METAL  metal = 5 eV

22 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE FÓTONS E violeta = h. f violeta = 8 eV FOTOELÉTRON E C = h. f violeta -  = 3 eV METAL elétrons livres da superfície MODELO QUE EINSTEIN CONCEBEU METAL  metal = 5 eV

23 e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- EMISSÃO DE FÓTONS E vermelho = h. f vermelho = 4 eV E = h. f vermelho <   E C = 0 METAL elétrons livres da superfície MODELO QUE EINSTEIN CONCEBEU METAL  metal = 5 eV

24 Novamente: a luz é uma onda ou é uma partícula ? Principio da complementaridade: - luz se propaga pelo espaço como se fosse onda... - e a luz interage com a matéria como se fosse uma partícula (fóton)! VASO ou ROSTO? E fóton = h. f Carlinhos N. Marmo e Élcio M. Silveira

25 Fim