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PublicouRenan Alvares Alterado mais de 10 anos atrás
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Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza Espaço Alexandria 26/04/2013
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Todos os corpos emitem luz própria. http://bloggingshakespeare.com/sonnets-for-advent-20-sonnet-76/the_sun1
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Todos os corpos emitem luz própria. http://en.wikipedia.org/wiki/Introduction_to_quantum_mechanics
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Todos os corpos emitem luz própria. Freqüência depende da temperatura. http://en.wikipedia.org/wiki/Fire
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Todos os corpos emitem luz própria. Freqüência depende da temperatura. Ex. Sol e estrelas: Emitem luz visível. Objetos cotidianos: Radiação infravermelha. http://www.systemindus.com/cctv.htm
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Todos os corpos emitem luz própria. Freqüência depende da temperatura. Ex. Sol e estrelas: Emitem luz visível. Objetos cotidianos: Radiação infravermelha. Cor cotidiana= Luz refletida. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mt._Rainer-Reflection_Lake.JPG
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Todos os corpos emitem luz própria. Freqüência depende da temperatura. Ex. Sol e estrelas: Emitem luz visível. Objetos cotidianos: Radiação infravermelha. Cor cotidiana= Luz refletida. Problema: Determinar o quanto cada corpo emite em cada freqüência.
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Emissão e absorção são problemas relacionados.
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Kirchhoff (1859): E/A é uma função universal que depende apenas da temperatura e da freqüência. E = Energia emitida. A= Coeficiente de absorção.
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Emissão e absorção são problemas relacionados. Kirchhoff (1859): E/A é uma função universal que depende apenas da temperatura e da freqüência. E = Energia emitida. A= Coeficiente de absorção. Corpo negro: Perfeito absorvedor.
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Emissão e absorção são problemas relacionados. Kirchhoff (1859): E/A é uma função universal que depende apenas da temperatura e da freqüência. E = Energia emitida. A= Coeficiente de absorção. Corpo negro: Perfeito absorvedor. Problema: Emissão de radiação de um corpo negro!
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A física clássica é incapaz de resolver este problema. Descrição experimental: http://phet.colorado.edu/sims/blackbody-spectrum/blackbody-spectrum_en.html
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Reflexão ou emissão dominam dependendo da faixa espectral. physics.stackexchange.com
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Reflexão ou emissão dominam dependendo da faixa espectral. http://physics.stackexchange.com/questions/270/would-wearing-clothing-that-is-black-on-the-inside-and-white-on-the-outside-keep
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Modelo: Corpo negro composto por osciladores harmônicos de todas as freqüências.
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Oscilador = elétron preso harmônicamente ao núcleo. Cargas aceleradas irradiam!
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Sistema composto por muitas partículas: Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2).
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Sistema composto por muitas partículas: Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2). Ex: Gás ideal formado por moléculas monoatômicas.
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Sistema composto por muitas partículas: Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2). Ex: Gás ideal formado por moléculas monoatômicas. 3 graus de liberdade para cada molécula (sua posição). http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kinetic_theory_of_gases. svg
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Sistema composto por muitas partículas: Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2). Ex: Gás ideal formado por moléculas monoatômicas. 3 graus de liberdade para cada molécula (sua posição). No nosso problema: Repartamos a energia igualmente sobre os diversos osciladores.
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Altas freqüências: não há emissão!
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Rayleigh-Jeans: são as freqüências que mais emitem!
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Altas freqüências: não há emissão! Rayleigh-Jeans: são as freqüências que mais emitem! Falha clássica independe do modelo (e.g. osciladores) Mecânica Clássica Equipartição Catástrofe!
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Altas freqüências: não há emissão! Rayleigh-Jeans: são as freqüências que mais emitem! Falha clássica independe do modelo (e.g. osciladores) Mecânica Clássica Equipartição Catástrofe! Ruptura com a física clássica se faz necessária!
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900.
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s Baixas freqüências (h k )
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s Baixas freqüências (h k ) Emissão praticamente contínua.
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s Baixas freqüências (h k ) Emissão praticamente contínua. Bom acordo clássico-quântico!
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s Baixas freqüências (h k ) Emissão praticamente contínua. Bom acordo clássico-quântico! Desacordo forte para altas freqüências.
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Emissão discreta de energia em pacotes de h Max Planck – 14/12/1900. h=6.6 x 10 -34 J.s Baixas freqüências (h k ) Emissão praticamente contínua. Bom acordo clássico-quântico! Desacordo forte para altas freqüências. Energia que lhe caberia pela equipartição não é suficiente para patrocinar a emissão!
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h enquanto mero artifício matemático. Necessidade de quantizar sistemas mais gerais.
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h enquanto mero artifício matemático. Necessidade de quantizar sistemas mais gerais. Oscilador: freqüência independe da amplitude.
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h enquanto mero artifício matemático. Necessidade de quantizar sistemas mais gerais. Oscilador: freqüência independe da amplitude. No caso geral isto não é verdade. Não podemos mais ter E = h Como quantizar um sistema qualquer?
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h possui dimensão de Energia x Tempo.
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Esta é a dimensão da ação. Grandeza abstrata e fundamental da física clássica.
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h possui dimensão de Energia x Tempo. Esta é a dimensão da ação. Grandeza abstrata e fundamental da física clássica. Problema fundamental da mecânica clássica: Dado um sistema com N partículas encontrar a trajetória seguida por cada um dos corpos.
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h possui dimensão de Energia x Tempo. Esta é a dimensão da ação. Grandeza abstrata e fundamental da física clássica. Problema fundamental da mecânica clássica: Dado um sistema com N partículas encontrar a trajetória seguida por cada um dos corpos. Solução de Newton: Conhecidas as forças obtém-se as trajetórias.
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Mecânica analítica: formulação equivalente à newtoniana. O conceito de ação substitui o de força.
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Mecânica analítica: formulação equivalente à newtoniana. O conceito de ação substitui o de força. O sistema segue a trajetória onde a ação é mínima.
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Mecânica analítica: formulação equivalente à newtoniana. O conceito de ação substitui o de força. O sistema segue a trajetória onde a ação é mínima. Ação é a integral no tempo da diferença entre a energia cinética e a potencial. Dimensão: Energia x Tempo!
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Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h.
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Oscilador harmônico: Reobtém-se E=h
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Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h. Oscilador harmônico: Reobtém-se E=h Críticas: Caráter abstrato da ação.
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Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h. Oscilador harmônico: Reobtém-se E=h Críticas: Caráter abstrato da ação. Ausência de qualquer lei de conservação para a ação.
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Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h. Oscilador harmônico: Reobtém-se E=h Críticas: Caráter abstrato da ação. Ausência de qualquer lei de conservação para a ação. O que é quantizar um sistema?
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Raciocínio clássico inadequado para descrever radiação de corpo negro.
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O vilão é o teorema da equipartição de energia.
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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.
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