Luz, onda ou partícula?

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Isaac Newton (1642 – 1727) Defensor da teoria corpuscular da luz. Explicava: a refração e a reflexão da luz a propagação retilínea a formação de sombras

LUZ PARTÍCULAS OU ONDAS? Newton acreditava que na refração a luz era atraída pelo meio mais denso, água, vidro, etc. e quanto mais denso o meio maior a atração e, portanto, maior o desvio. Também, para Newton, a velocidade da luz em meios mais densos era maior, assim como ocorre com o som.

Luz PARTICULAS OU ONDAS? A Física Newtoniana desenvolveu-se e tornou-se predominante no Século 18. A teoria corpuscular da luz era uma parte fundamental desta Física. A Física newtoniana tornou-se o paradigma da ciência por mais de 200 anos.

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Thomas Young , em 1801, com a experiência das duas fendas reforça a teoria ondulatória da luz. Descobre os princípios da “interferência” da luz. Thomas Young 1773 - 1829 I – Interferência destrutiva II – Interferência construtiva.

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Experiência de 2 fendas de Thomas Young Projeta-se no anteparo Padrão de interferência construtiva e destrutiva

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Luz é onda eletromagnética transversal c = λ.f → cvácuo = 300.000 km/s 4,3 x1014 Hz < f < 7 x 1014 Hz

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Espectro eletromagnético - Comprimentos de onda

Luz PARTICULAS OU ONDAS? A radiação visível

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Hertz descobre o efeito fotoelétrico, em que a luz, quando incide em metais arranca elétrons desses metais. Heinrich Rudolf Hertz 1857 - 1894

Luz PARTICULAS OU ONDAS? EFEITO FOTOELÉTRICO No entanto, a energia com a qual os elétrons saíam não dependia da quantidade de luz. Assim, uma lâmpada vermelha muito intensa não produzia a ejeção de elétrons do metal com mais energia cinética do que uma luz violeta de intensidade mais baixa (no entanto a freqüência da luz violeta é maior que da luz vermelha). Portanto, esse efeito é mais observável com luz violeta e ultravioleta Maior freqüência da luz incidente maior a energia cinética dos fotoelétrons

EFEITO FOTOELÉTRICO

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Explicação da emissão instantânea dos fotoelétrons no efeito fotoelétrico. Explicável se a luz fosse constituída de partículas que transferissem energia durante as colisões com os elétrons. A teoria ondulatória da luz não explica o efeito fotoelétrico! Pois não estabelece nenhuma relação entre a freqüência de uma onda e a energia que ela transporta.

Luz PARTICULAS OU ONDAS? A origem da mecânica quântica Formulou a hipótese do “pacote” ou “quantum” de energia. A energia não varia continuamente, mas em pacote ou quantum de energia: E = h.f, ou seja, a energia se manifesta em quantidades que são sempre um múltiplo de uma certa quantidade muito pequena, um pacote de energia ou quantum de energia h = 6,63x10-34 J.s = constante de Planck f = freqüência da radiação Max Planck 1838 - 1947

Luz PARTICULAS OU ONDAS? A teoria fotônica da luz. Em 1905, Einstein explica o Efeito Fotoelétrico. Postula que a luz é composta de “partículas de radiação” ou “pulsos eletromagnéticos” chamados “fótons” Albert Einstein 1879 - 1955 Efoton = h.f. Fótons não têm massa. Fótons são “partículas” de energia. Luz é energia pura!

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Explicação de Einstein para o Efeito Fotoelérico. Energia do fotoelétron = h.f – W W = energia para vencer a barreira de potencial. Depende do material.

APLICAÇÕES DO EFEITO FOTOELÉTRICO

APLICAÇÕES DO EFEITO FOTOELÉTRICO

IRRADIAÇÃO PARA ESTERILIZAÇÃO

IRRADIAÇÃO DE ALIMENTOS γ, e, n, p Esterilização

ESTERILIZAÇÃO Depois do ataque biológico de Anthrax em 2001, o correio americano começou a irradiar as correspondências para fins de desinfetar as correspondências. Os primeiros correios utilizavam um acelerador linear, a agora se utiliza fontes de 60Co.

Lâmpada fluorescente 1a Fase: radiação átomo de Hg Excitação e Des-excitação dos átomos de Hg Na Des-excitação os átomos de Hg emitem grande quantidade de fótons de radiação ultravioleta (alta freqüência e não visíveis)

Lâmpada fluorescente 2a Fase: excitação e des-excitação FLUORESCÊNCIA A “excitação” dos átomos de fósforo é feita por fótons ultravioletas emitidos por átomos de Hg A “des-excitação” dos átomos de fósforo ocorre em forma de “escada”. fluorescência A fluorescência do fósforo transforma a radiação ultravioleta (não visível) em luz.l

Lâmpada fluorescente Animação

Luz PARTICULAS OU ONDAS? AFINAL LUZ É ONDA? ou PARTÍCULA?

Luz PARTICULAS OU ONDAS? Dualidade Onda - Partícula Partícula - Onda