Natureza Dual da Matéria

Apresentação em tema: "Natureza Dual da Matéria"— Transcrição da apresentação:

1 Natureza Dual da Matéria
Experimentos de Física Quântica – LAB1 Natureza Dual da Matéria

2 Comportamento Ondulatório
Interferência Difração

3 Comportamento Corpuscular
colisões trajetórias

4 Luz: Dualidade Onda-Partícula
“ There are therefore now two theories of light, both indispensable, and … without any logical connection.” (Einstein 1924) Natureza Ondulatória Difração Interferência Natureza Corpuscular Efeito Fotoelétrico Efeito Compton Luz exibe fenômenos de difração e interferência que só podem ser explicados em termos das propriedades ondulatórias. Luz é sempre detectada em pacotes (fótons); nunca se pode observar meio pacote. Número de fótons proporcional à E2.

5 λ = h/p Postulado de de Broglie comprimento de onda de
1924: Matéria também exibe características ondulatórias (Nobel 1929) A cada objeto material (ex. um elétron) está associada uma onda que governa o seu movimento. comprimento de onda de de Broglie da matéria: λ = h/p

6 Comprimento de Onda de de Broglie
Ex 1: Bola de futebol com m = 2,0 kg, v=10 m/s muito pequeno!!! regime da óptica física  ~ b

7 Comprimento de Onda de de Broglie
Ex 1: Bola de futebol com m = 2,0 kg, v=10 m/s Ex 2: um elétron com T= 100 eV muito pequeno!!! distâncias interatômicas!!!

8 Difração de elétrons Davisson e Germer (1927), Thomson (1927)
1924 Post. de de Broglie 1927 exp. de Davisson, Germer, exp. de Thomson 1929 Nobel p/ de Broglie 1937 Nobel p/ Davisson, Thomson C. J. Davisson G. P. Thomson

9 O experimento de Davisson e Germer
1927 – Davisson and Germer: difração de um feixe de elétrons por um cristal de níquel

10 O experimento de Davisson e Germer

11 O experimento de Thomson

12 Experimento de Difração de Elétrons

13 Experimento de Difração de Elétrons

14 Experimento de Difração de Elétrons

15 Interferência de fenda dupla
Fenda dupla com luz - T.Young 1801

16 Interferência de fenda dupla
Plane wave d Maior d Fendas afastadas Máximos próximos Menor d Fendas próximas Máximos distantes

17 d = distância entre fendas
Interferência de fenda dupla d = distância entre fendas q Onda incidente l Intensidade na tela diferença de caminho

18 Experimento de fenda dupla: com corpos

19

20 Experimento de fenda dupla: elétrons

21 Experimento de fenda dupla: elétrons 1961
Grande número de elétrons atravessando uma fenda dupla produz uma figura de difração: onda Cada elétron atinge a tela separadamente: partícula Elétrons possuem carga e massa indivisíveis: fechando uma das fendas subtamente não é possível cortar o elétron ao meio: partícula Grande número de elétrons passando por duas fendas abertas simultaneamente: depois de muitas contagens formam um padrão de difração (onda) O comportamento dos elétrons é governado por leis probabilísticas (onda)

22 Dualidade Onda-Partícula

23 Princípio de Complementaridade

24 Experimento Gedanken

25 Experimento Gedanken

26 Experimento Gedanken

27 Larger a Slits farther Maxima closer Smaller a Slits closer
Experimento de fenda única Larger a Slits farther Maxima closer Smaller a Slits closer Maxima farther

28 Experimento Gedanken

29 Experimento de Difração de Elétrons

30 Princípio da Incerteza

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32 Modelos Atômicos

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34 Experimento de fenda única
q a = slit width Fenda Única a Onda incidente l