Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza Introdução à Quântica Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza DUALIDADE ONDA-PARTíCULA

Dualidade Onda-Partícula http://www.youtube.com/watch?v=W9yWv5dqSKk

O que são ondas? Transporta energia mas não matéria. Ex. Ondas aquáticas. http://www.onr.navy.mil/focus/ocean/motion/waves1.htm http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/wavemotion.html

O que são ondas? Transporta energia mas não matéria. Ex. Ondas aquáticas. Outros exemplos: Corda Vibrante, Mola,…. http://www.onr.navy.mil/focus/ocean/motion/waves1.htm http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/wavemotion.html

O que define uma onda? Comprimento de onda. Distância entre duas cristas. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

O que define uma onda? Comprimento de onda. Freqüência. Distância entre duas cristas. Freqüência. No de oscilações por unidade de tempo. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

O que define uma onda? Comprimento de onda. Freqüência. Distância entre duas cristas. Freqüência. No de oscilações por unidade de tempo. Velocidade de propagação. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

A visão clássica de onda Comprimento macroscópico emergente de uma coletividade microscópica!

A visão clássica de onda Comprimento macroscópico emergente de uma coletividade microscópica! Água: Agitação molecular produz a onda. Corda vibrante.

A visão clássica de onda Comprimento macroscópico emergente de uma coletividade microscópica! Água: Agitação molecular produz a onda. Corda vibrante. Ola no maracanã. http://www.kettering.edu/physics/drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html

Fenômenos ondulatórios Interferência: Padrão de altos e baixos. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html

Fenômenos ondulatórios Interferência: Padrão de altos e baixos. Difração: Luz onde deveria haver sombra. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic186199.files/images/EdgeDiffraction3-800x533.jpg

Fenômenos ondulatórios Interferência: Padrão de altos e baixos. Difração: Luz onde deveria haver sombra. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic186199.files/images/EdgeDiffraction1-800x533.jpg

Difração Difração é uma propriedade apresentada por todas as ondas.

Difração Difração é uma propriedade apresentada por todas as ondas. Teorias corpusculares da luz falharam em explicar. http://www.falstad.com/ripple

Difração Difração é relevante quando l~a. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

Difração Difração é relevante quando l~a. Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 700 nm. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

Difração Difração é relevante quando l~a. Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 7 x 10-7 m. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

Difração Difração é relevante quando l~a. Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 7 x 10-7 m. Ótima aproximação para muitos fenômenos do dia-a-dia. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

Difração Difração é relevante quando l~a. Já para o som: l ~ 1 m! Acústica geométrica? a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

Difração Difração é relevante quando l~a. Já para o som: l ~ 1 m! Acústica geométrica? Não é uma boa. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

O experimento de Young A luz apresenta interferência. Experimento de Young fundamental no estabelecimento da luz enquanto onda. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/ekspong/

O experimento de Young A luz apresenta interferência. Experimento de Young fundamental no estabelecimento da luz enquanto onda. Luz+Luz pode dar sombra! http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/ekspong/

Proposta de de Broglie Fim do século XIX: Luz é onda!

Proposta de de Broglie Fim do século XIX: Luz é onda! Einstein, início do século XX: Luz é corpusculo!

Proposta de de Broglie Fim do século XIX: Luz é onda! Einstein, início do século XX: Luz é corpusculo! Dificuldades em explicar diversos fenômenos.

Proposta de de Broglie Fim do século XIX: Luz é onda! Einstein, início do século XX: Luz é corpusculo! Dificuldades em explicar diversos fenômenos. Louis de Broglie (1924) Proposta da dualidade onda-partícula. Luz é onda e partícula.

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade.

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. http://stochastix.wordpress.com/2007/09/06/wave-particle-duality-a-cartoon/

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade.

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. momento linear (assinatura de partícula)

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. momento linear (assinatura de partícula) número de onda (assinatura de onda)

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. Clássica: Ondas estão associados a partículas.

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. Clássica: Ondas estão associados a partículas. Quântica: Onda associada a uma única partícula!!

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. Clássica: Ondas estão associados a partículas. Quântica: Onda associada a uma única partícula!! Como verificar hipótese tão revolucionária?

Proposta de de Broglie Mas de Broglie vai além. Matéria e luz em pé de igualdade. Matéria também apresenta dualidade. Clássica: Ondas estão associados a partículas. Quântica: Onda associada a uma única partícula!! Como verificar hipótese tão revolucionária? Que efeitos ondulatórios se pode observar com elétrons, por exemplo?

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração!

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976.

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976. Expectativa clássica: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976. Expectativa clássica: Experimentalmente: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment http://www.youtube.com/watch?v=oxknfn97vFE

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976. Expectativa clássica: Experimentalmente: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976. Expectativa clássica: Experimentalmente: Experiência feita com um único elétron por vez. http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

Difração de elétrons Experiência de Davisson-Germer (1927) Elétrons apresentam difração! Experimento de dupla-fenda com elétrons: Pozzi et al. 1976. Expectativa clássica: Experimentalmente: Verificado para átomos, moléculas, …. http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula.

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m!

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m! Ótica ondulatória: O conceito de raio perde o sentido!

Surge uma nova mecânica Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m! Ótica ondulatória: O conceito de raio perde o sentido! Mecânica ondulatória: Trajetória perde o sentido!

Surge uma nova mecânica Fundamento da mecânica clássica: 2a lei de Newton permite encontrar trajetórias.

Surge uma nova mecânica Fundamento da mecânica clássica: 2a lei de Newton permite encontrar trajetórias. E agora? Devemos buscar uma equação para a propagação da onda de matéria.

Surge uma nova mecânica Fundamento da mecânica clássica: 2a lei de Newton permite encontrar trajetórias. E agora? Devemos buscar uma equação para a propagação da onda de matéria. 1926: Schrödinger obtem sua famosa equação que permite encontrar y (função de onda)!

Surge uma nova mecânica Fundamento da mecânica clássica: 2a lei de Newton permite encontrar trajetórias. E agora? Devemos buscar uma equação para a propagação da onda de matéria. 1926: Schrödinger obtem sua famosa equação que permite encontrar y (função de onda)! Coroação do trabalho de de Broglie.

Críticas A função de onda encontrada por Schrödinger era complexa e não observável. Ela corresponde a uma onda de probabilidade e não a uma onda como as que estamos acostumados.

Críticas A função de onda encontrada por Schrödinger era complexa e não observável. Ela corresponde a uma onda de probabilidade e não a uma onda como as que estamos acostumados. O próprio conceito de partícula perde o sentido, já que não mais se pode falar em trajetórias.

Críticas A função de onda encontrada por Schrödinger era complexa e não observável. Ela corresponde a uma onda de probabilidade e não a uma onda como as que estamos acostumados. O próprio conceito de partícula perde o sentido, já que não mais se pode falar em trajetórias. Emerge uma nova categoria: onda-partícula.

Críticas A função de onda encontrada por Schrödinger era complexa e não observável. Ela corresponde a uma onda de probabilidade e não a uma onda como as que estamos acostumados. O próprio conceito de partícula perde o sentido, já que não mais se pode falar em trajetórias. Emerge uma nova categoria: onda-partícula. Todo um novo terreno de possibilidades teóricas e experimentais se abrem.

Críticas A função de onda encontrada por Schrödinger era complexa e não observável. Ela corresponde a uma onda de probabilidade e não a uma onda como as que estamos acostumados. O próprio conceito de partícula perde o sentido, já que não mais se pode falar em trajetórias. Emerge uma nova categoria: onda-partícula. Todo um novo terreno de possibilidades teóricas e experimentais se abrem. Semana que vem exploraremos algumas delas.

Obrigado pela presença http://www.tumblr.com/tagged/wave-particle%20duality