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MatériaPropriedades PartículasPropriedades 0. Espectros e os fantasmas da matériaLuzPropriedades H H H H.

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1 MatériaPropriedades PartículasPropriedades 0. Espectros e os fantasmas da matériaLuzPropriedades H H H H

2 1. Introdução - Análise e Síntese Qual nível de descrição é necessária? –Schrödinger-Coulumb e, m e, –Dirac-Maxwell relativística (EletroDinâmicaQüântica) –CDQ (CromoDinâmicaQüântica) Lite QCD –CDQ (para baixas energias)...m u, m d –compreensão real, melhor que análise mais ultra-precisa possível ! –Esta é a linha histórica da FisAtoMole? Have not the small Particles of Bodies certain Powers, Virtues or Forces by which they act... upon on another for producing a great Part of the Phenomena of Nature? 31 a Questão: Principia Isaac Newton Have not the small Particles of Bodies certain Powers, Virtues or Forces by which they act... upon on another for producing a great Part of the Phenomena of Nature? 31 a Questão: Principia Isaac Newton Praticidade

3 ´ ESTRUTURAESTRUTURA matéria eletricidade Faraday 1833 energia Planck 1900

4 Átomos - Conceitos e Ordens de Grandeza constituição (#1) núcleo + nuvem eletrônica propriedades estáticas –direta determinação pela quantização dos constituintes : distribuição de cargas(# N - # e ) núcleo (+# N | e |) & nuvem (-# e | e |). momento angular orbital J. momento angular intrinseco (spin s N e s e ). momento magnético. – determinação pela interação entre componentes : massa átomo ~ m N + m e ~ m N (energia de ligação e -ica << m N c 2 ) tamanho V átomo ~ V N + V e ~ V e (alta densidade nuclear) dinâmicas –troca de energia Interação da distribuição de cargas com campos eletromagnéticos definido as propriedades de interação da luz com a matéria. Interação com outras partículas, e, núcleos, partículas nucleares, etc...

5 Núcleos - Conceitos e Ordens de Grandeza O Núcleo [prótons(N p ) + neutrons (N n )] propriedades estáticas –direta determinação pela quantização dos constituintes : distribuição isotrópica de cargas +N p |e|e +N n |0|. momento angular (spin s p e s n ). momento magnético. massa m N >1m H até 200m H –m N < m p + m n (energia de ligação nuclear ñ-desprezível) tamanho r Nuc ~ r Átomo – r p, r n O núcleo define a armadilha Coulumbiana dos elétrons. No caso do átomo de H é da ordem de :

6 Elétrons - Conceitos e Ordens de Grandeza O Elétron [estrutura ?] propriedades estáticas –direta determinação pela quantização dos constituintes : distribuição isotrópica de cargas -| e |. momento angular (spin s e ). momento magnético, e. massa m e = 9,10956× kg raio clássico r e = 2.8× m dinâmicas velocidades relativísticas em torno do núcleo –v orbital ~ 0.01c m/m e ~ colisões com o núcleo

7 2a. Espectros: o fantasma atrás de cada átomo Newton (1666): Espectro solar medido através de orifício & prisma Luz: onda (Huygens) oupartícula (Newton) Young & Fresnel (1800): ótica ondulatória Fraunhofer (1814): Espectro solar medido através de orifício & fenda Linhas escuras de Fraunhofer! Emissões ausentes no espectro contínuo? H H H H

8 2b. Espectros: o fantasma atrás de cada átomo Kirchhoff, Bunsen, Ångstrom Kirchhoff, Bunsen, Ångstrom Assinalaram várias linhas de Fraunhofer linhas observadas na emissão de elementos Ex: Kirchhoff (1859) duas destas linhas pertencem à emissão do Na em 590nm Fraunhofer: Fabrica grades de difração para aumentar resolução. Descoberta do He em 1868 na análise do espectro solar H H H H

9 2c. Espectros: o fantasma atrás de cada átomo Série de Balmer (1885): Huggins (1881) n = espectro contínuo para 91,2 nm n = 2 sempre ? Lyman (1906)n' 1 (UV) Paschen (1908)n' 3 (IV) Brackett (1922)n' 4 (IV) Pfund (1924)n' 5 (IVD) Rydberg (1989) / Ritz (1898): termo espectral determina transição entre n e n H H H H 2

10 2d. Fantasmagórico? O problema do átomo de Rutheford H H H H Como pode não irradiar sempre? Cargas em movimento não irradiam? Estados estacionários? Órbitas estacionárias?

11 2.1.a O modelo de Bohr (1913)- com Planck em mente Equilíbrio dinâmico de forças F centrífuga = F Coulumb Conservação de energia E=K+V A energia total deste sistema é: ou, explicitando a freqüência angular:

12 2.1.b O modelo de Bohr - com Planck em mente Princípio de correspondência freqüência orbital clássica corresponde à oscilação dipolar e, à sua emissão em órbitas onde n : Quantização dos níveis de energia

13 2.1.c O modelo de Bohr - com Planck em mente Níveis de energia Quantizando todo o resto – raio da órbita – velocidade / freqüência angular – momento angular

14 O mundo quântico é aqui ! O primeiro passo da análise (o conceito atômico)


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