Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza Introdução à Quântica Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza Espaço Alexandria 03/05/2013

Revisão da aula passada Raciocínio clássico inadequado para descrever radiação de corpo negro. O vilão é o teorema da equipartição de energia. A introdução de uma emissão de energia discreta leva à quebra da equipartição e consegue descrever adequadamente o problema do corpo negro.

Corpo negro Vimos até agora o espectro de radiação de um corpo negro. http://www.cursosvirt2.dominiotemporario.com/EaD/QQ/aula-1/aula-1.htm

Corpo negro Vimos até agora o espectro de radiação de um corpo negro. Espectro contínuo! Existe um contínuo de freqüências com diferentes intensidades. http://www.cursosvirt2.dominiotemporario.com/EaD/QQ/aula-1/aula-1.htm

Corpo negro Espectro contínuo! Existem todas as frequências com diferentes intensidades. No visível: Espectro contínuo http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_line

Emissão de um átomo Dúvida: Vamos a um exemplo mais realista, como explicar a emissão de energia por um átomo?

Emissão de um átomo Dúvida: Vamos a um exemplo mais realista, como explicar a emissão de energia por um átomo? Experiência: Raias de emissão Espectro discreto http://http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_line

Emissão de um átomo Dúvida: Vamos a um exemplo mais realista, como explicar a emissão de energia por um átomo? Experiência: Mesmas freqüências Raias de emissão Raias de absorção Espectro discreto http://http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_line

As linhas espectrais Estudo da interação entre matéria e radiação. Estudaremos a emissão atômica.

As linhas espectrais Estudo da interação entre matéria e radiação. Estudaremos a emissão atômica. Experimentos: Átomos: emissão e absorção espectral discreta Constitui uma impressão digital atômica http://www2.astro.psu.edu/users/dfox/A001/Notes/lec07.html

Emissão do átomo de hidrogênio Durante muito tempo apenas fórmulas empíricas eram conhecidas.

Emissão do átomo de hidrogênio Durante muito tempo apenas fórmulas empíricas eram conhecidas. Série de Balmer (1885): 410 nm 434 nm 486 nm 656 nm http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series http://en.wikipedia.org/wiki/Balmer_series

Emissão do átomo de hidrogênio Durante muito tempo apenas fórmulas empíricas eram conhecidas. Série de Balmer (1885): 410 nm 434 nm 486 nm 656 nm Diferença entre dois termos!! http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series http://en.wikipedia.org/wiki/Balmer_series

O átomo de hidrogênio Fórmulas empíricas para as frequências possíveis de emissão: Séries de Lyman, Balmer, Paschen … http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_spectral_series

O átomo Por que o espectro é discreto? Diversos sistemas clássicos possuem. http://www.sr.bham.ac.uk/xmm/structures2.html http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/string.html

O átomo Por que o espectro é discreto? Diversos sistemas clássicos possuem. Existe uma frequência fundamental? Não: Lei da combinação.

O átomo Por que o espectro é discreto? Diversos sistemas clássicos possuem. Existe uma frequência fundamental? Não: Lei da combinação. Inviável classicamente.

O átomo Por que o espectro é discreto? Diversos sistemas clássicos possuem. Existe uma frequência fundamental? Não: Lei da combinação. Inviável classicamente. Como entender a emissão e absorção? Devemos sondar a estrutura atômica.

O átomo - J.J. Thomson Descoberta do elétron em 1897. http://phet.colorado.edu/en/simulation/rutherford-scattering

O átomo - J.J. Thomson Descoberta do elétron em 1897. O átomo é globalmente neutro, mas deve possuir uma estrutura. http://phet.colorado.edu/en/simulation/rutherford-scattering

O átomo - J.J. Thomson Descoberta do elétron em 1897. O átomo é globalmente neutro, mas deve possuir uma estrutura. Proposta do modelo de pudim de passas. Dá conta da emissão discreta, mas não da lei da combinação. http://phet.colorado.edu/en/simulation/rutherford-scattering

O átomo - J.J. Thomson x Rutherford Modelo do pudim de passas: Problema: Não está de acordo com o experimento quanto ao problema do espalhamento. http://phet.colorado.edu/en/simulation/rutherford-scattering

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo.

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo. Cargas emitem radiação!

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo. Cargas emitem radiação! Há perda de energia.

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo. Cargas emitem radiação! Há perda de energia. Átomo instável!

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo. Cargas emitem radiação! Há perda de energia. Átomo instável! Tempo de vida: 10-8 s!

O átomo - Rutherford Modelo Planetário Elétrons orbitariam um núcleo positivo. Cargas emitem radiação! Há perda de energia. Átomo instável! Tempo de vida: 10-8 s! Espectro contínuo de emissão.

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga.

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga. Modelos incapazes de lidar com princípio da combinação.

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga. Modelos incapazes de lidar com princípio da combinação. Ideia fundamental de Bohr:

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga. Modelos incapazes de lidar com princípio da combinação. Ideia fundamental de Bohr: Emissão não está ligada com uma órbita, mas sim com a transição de uma órbita a outra.

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga. Modelos incapazes de lidar com princípio da combinação. Ideia fundamental de Bohr: Emissão não está ligada com uma órbita, mas sim com a transição de uma órbita a outra. A quantidade emitida depende da diferença de energia entre cada órbita (princípio da combinação).

Afinal como descrever o átomo? Classicamente: Emissão é função da trajetória da carga. Modelos incapazes de lidar com princípio da combinação. Ideia fundamental de Bohr: Emissão não está ligada com uma órbita, mas sim com a transição de uma órbita a outra. A quantidade emitida depende da diferença de energia entre cada órbita (princípio da combinação). Vejamos melhor como funciona o modelo de Bohr.

Modelo de Bohr Postulados: Órbitas estacionárias discretas. Determinadas pela quantização do momento angular. http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr Postulados: Órbitas estacionárias discretas. Determinadas pela quantização do momento angular. Nestas órbitas não há emissão. http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr Postulados: Órbitas estacionárias discretas. Determinadas pela quantização do momento angular. Nestas órbitas não há emissão. Ao passar de um órbita mais externa a uma mais interna, o átomo emite um fóton com freqüência determinada pela diferença de energia das órbitas. http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr Postulados: Órbitas estacionárias discretas. Determinadas pela quantização do momento angular. Nestas órbitas não há emissão. Ao passar de um órbita mais interna a uma mais externa, o átomo absorve um fóton com freqüência determinada pela diferença de energia das órbitas. http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr Sucesso: Primeira dedução teórica da fórmula empírica de Balmer! http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr Sucesso: Primeira dedução teórica da fórmula empírica de Balmer! Contudo, o modelo de Bohr apresenta sérios problemas. http://en.wikipedia.org/wiki/Bohr_model

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell.

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell. No eletromagnetismo clássico podemos calcular a freqüência, polarização e intensidade da radiação emitida.

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell. No eletromagnetismo clássico podemos calcular a freqüência, polarização e intensidade da radiação emitida. No modelo de Bohr apenas a freqüência!

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell. No eletromagnetismo clássico podemos calcular a freqüência, polarização e intensidade da radiação emitida. No modelo de Bohr apenas a freqüência! Solução parcial: Princípio da correspondência.

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell. No eletromagnetismo clássico podemos calcular a freqüência, polarização e intensidade da radiação emitida. No modelo de Bohr apenas a freqüência! Solução parcial: Princípio da correspondência. Idealização de órbitas circulares.

Modelo de Bohr - Críticas Violação do eletromagnetismo de Maxwell. No eletromagnetismo clássico podemos calcular a freqüência, polarização e intensidade da radiação emitida. No modelo de Bohr apenas a freqüência! Solução parcial: Princípio da correspondência. Idealização de órbitas circulares. Melhora: Modelo de Sommerfeld-Wilson.

Modelo de Bohr - Críticas Apesar de ideias altamente não-clássicas, começa aplicando as leis clássicas. Onde está o limite?

Modelo de Bohr - Críticas Apesar de ideias altamente não-clássicas, começa aplicando as leis clássicas. Onde está o limite? Necessidade de estabelecermos uma física nova.

Modelo de Bohr - Críticas Apesar de ideias altamente não-clássicas, começa aplicando as leis clássicas. Onde está o limite? Necessidade de estabelecermos uma física nova. Veremos que as leis da mecânica clássica deverão ser totalmente revistas, e novos conceitos introduzidos.

Modelos atômicos http://phet.colorado.edu/en/simulation/hydrogen-atom