Física quântica gge

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Apresentação dos princípios da Física Quântica para o público de Ensino Médio: Histórico, Efeito Fotoelétrico, Radiação do Corpo Negro, Modelos Atômicos, Dualidade Onda-Partícula.

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A radiação emitida por um corpo devido asua temperatura é chamada radiação térmica.

Todo corpo emite esse tipo de radiação parao meio que o cerca, e dele a absorve.

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• Por exemplo, sentimos a emissão de um ferro elétrico ligado, mas não enxergamos as ondas por ele emitidas.

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Aos corpos cujas superfícies absorvem todaa radiação térmica incidente sobre eles dá-se onome de CORPO NEGRO. O nome é BEM apropriado porque essescorpos não refletem a luz e são negros.

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• A superfície de um corpo negro é um caso limite, em que toda a energia incidente do exterior é absorvida, e toda a energia incidente do interior é emitida.

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O Espectro de Radiação Emitida pelos Corpos

Em baixas temperaturas a maior taxa de emissão está na faixa do infravermelho.

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Porém, aumentando-se gradativamente atemperatura de um corpo, ele começa a emitirluz visível, de início a luz vermelha...

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... passando a seguir para a amarela, averde, a azul...

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... e, em altas temperaturas, a luz branca,chegando à região do ultravioleta do espectroeletromagnético.

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428 Km/W1067,5

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3

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Planck resolveu o problema da descrição teórica da radiação emitida por um Corpo Negro admitindo que no interior da cavidade que constitui o Corpo Negro as trocas de energia que ocorriam entre as paredes e a radiação eletromagnética não eram CONTÍNUAS, mas sim, DISCRETAS. Ou seja, múltiplos inteiros de uma determinada quantidade que ele chamou de QUANTUM DE ENERGIA.

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sJ10625,6 34 h

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Heinrich Hertz(1857 - 1894)

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John Dalton (1766 - 1844)

Esfera Maciça

Indivisível

Indestrutível

Imperecível

Sem carga elétrica

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J. J. Thomson (1856 - 1940)

Esfera Maciça

Indivisível

Indestrutível

Imperecível

Com carga elétrica

“Pudim de passas”

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Ernest Rutherford (1871 - 1937)

Átomo com estrutura planetária

Núcleo(positivo) e Eletrosfera (negativa)

Núcleo pequeno e denso

Eletrosfera de 10.000 a 100.000vezes maior que o núcleo e vazia

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Niels Bohr (1885 – 1962)

Átomo com estrutura planetária

Núcleo(positivo) e Eletrosfera (negativa)

Núcleo pequeno e denso

Níveis de Energia

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•O elétron pode se mover em determinadas órbitas sem irradiar.

Essas órbitas estáveis são denominadas estados estacionários.

•As órbitas estacionárias são aquelas nas quais o momento angular

do elétron em torno do núcleo é igual a um múltiplo inteiro de h/2.

Isto é,

mvr = nh/2

•O elétron irradia quando salta de um estado estacionário para outro

mais interno, sendo a energia irradiada dada por

E = h·f = Ei-Ef,

onde h é a constante de Planck (6.6310-34 J·s = 4.1410-15 eV·s), f

é a freqüência da radiação emitida, Ei e Ef são energias dos estados

inicial e final.

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Segundo postulado de Bohr.

Um átomo irradia energia quando um elétron salta de

uma órbita de maior energia para uma de menor energia.

Órbitas de Bohr para o

átomo de hidrogênio

A linha vermelha no espectro atômico é

causada por elétrons saltando

da terceira órbita para a segunda órbita

O comprimento de onda guarda relação com a energia. Os menores

comprimentos de onda de luz significam vibrações mais rápidas e

maior energia.

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A linha verde-azulada no espectro

atômico é causada por elétrons saltando

da quarta para a segunda órbita.

A linha azul no espectro atômico é

causada por elétrons saltando

da quinta para a segunda órbita

A linha violeta mais brilhante no espectro

atômico é causada por elétrons saltando

da sexta para a segunda órbita.

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)eV(6,13

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J106,1eV1 19

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Louis De Broglie (1892 – 1987)

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