“ Se não se sentirem chocados com a Mecânica Quântica, então não a compreenderam”. Niels Bohr “Ninguém compreende a Mecânica Quântica” Richard Feynman

1) Radiação de um corpo negro Qual a cor de um corpo negro ?

A Teoria clássica não é capaz de descrever o espectro da radiação do corpo negro para pequenos comprimentos de onda (grandes frequências). “Catástrofe do ultra violeta”. Planck descobriu empiricamente uma fórmula que concordava com os resultados experimentais. “Uma curiosidade matemática”

“Catástrofe do ultra violeta”. =Porque é que os objectos incandescentes não parecem todos azuis?

A radiação do corpo negro é aborvida só em pacotes discretos, i. e A radiação do corpo negro é aborvida só em pacotes discretos, i.e. por saltos (quanta) O tamanho de um quantum de energia é proporcional à frequência da radiação ( não à intensidade). E = h  ?

E = h  h pequeno O Olho humano é um detector muito sensível da luz na região do visível: Consegue detectar um mínimo de 10 fotões. Para λ= 450 nm, a energia correspondente é 4.24x 10-18 J

h pequeno Limite clássico h   KT E = h  KT Física Clássica Física Quântica KT

Energia relaciona-se com frequência. Mas há mais... Radiação comporta-se como partículas.

2) Efeito fotoeléctrico  + e-  e- a luz comporta-se como constituída por grãos de energia localizados e não ondas.

2) Efeito fotoeléctrico  e-  e- A taxa de emissão de e- depende da intensidade da luz. Para frequências abaixo de uma certa frequência limiar não se observa corrente, qualquer que seja a intensidade da radiação. A energia cinética máxima depende da frequência da radiação, mas não da intensidade, e aumenta linearmente com a frequência. O efeito é instantâneo!

Qual é o declive da recta?

3) Efeito de Compton  + e-  e- + 

Efeito de Compton  e-  e-  E=pc e E=h c/ λ  p= h / λ λ´- λ = h/mc (1-cos )

Qual é o declive das rectas?

4) Produção de Raios-X Inverso do efeito fotoeléctrico e-  e- + 

Decade Mirabilis 1895-1905 Egas Moniz Roentgen

"But what is really overlooked... is the intrinsic beauty of the double helix." Watson and Crick Rosalind Frankin

A produção de raios-X exige a presença dos átomos ( os electrões não podem estar livres) e- + átomo  e- + átomo +  Pois não haveria conservação do momento linear e da energia.

  e- + e+ 5) Produção de pares É preciso uma energia mínima de 2me c2  1MeV

e- + e+   + 6) Aniquilação de pares Processo inverso (aniquilação electrão positrão) tb só ocorre na presença da matéria. A não ser se e- + e+   +

Light for Medicine PET Positron Emission Tomography E= m c 2 e+ e- collision Photons emitted with opposite directions E= m c 2

Radiação comporta-se como corpúsculo (matéria, partículas). E o inverso? Comporta-se a matéria (partículas) como radiação? Dualidade corpúsculo-onda

Introdução da ideia de Onda de matéria Previsão de de Broglie 1923 p= h / λ tb para partículas! Introdução da ideia de Onda de matéria

Difracção da luz λ << R λ  R

Quantificação das energias dos átomos Informação espectral

Espectro de emissão

Espectro de absorção

Os espectros de absorção coincidem com os de emissão?

A descoberta do núcleo Para onde vão as partículas alfa? Ernest Rutherford, Geiger, and Marsden (1909) Para onde vão as partículas alfa?

Interpretação?

Rutherford back-scattering Probabilidade depende da carga Z2 Space mission Pathfinder 1997 Análise da composição do solo de Marte

Átomo de Rutherford AX Núcleo tem praticamente toda a massa do átomo Protões e neutrões (nucleões) Tamanho ~1/1015 m (fm) Nuvem electrónica extensa até ~1/1010 m AX Z

Pode o átomo de Rutherford ser estável como o sistema solar?... problema: cargas e não massas... ...Física Clássica diz... Os electrões deveriam cair no núcleo ... Porque não caiem? Atoms are quantum objects.

Há estados estacionários Postulados de Bohr Há estados estacionários O electrão só pode descrever certas órbitas, nas quais não emite radiação 2) Nas transições há emissão de energia O átomo emite energia só quando o electrão faz uma transição de um estado estacionário para outro.

Como são as órbitas estacionárias?

Em que estado está o electrão enquanto ocorre uma transição? Em que estado está o electrão antes de se determinar a sua energia?

Posição Ortodoxa (Escola de Copenhaga) As observações não apenas disturbam o que se mede: produzem mesmo o que se mede. O acto de medida obriga a partícula a “tomar uma decisão”.

Posição Realista Teoria é incompleta. Função de onda não é toda a história. O indeterminismo apenas reflecte a nossa ignorânica, não é um facto da natureza.