Os primeiros anos da mecânica quântica
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O documento descreve os primeiros anos da mecânica quântica, incluindo as contribuições de Heisenberg, Schrödinger, Bohr, de Broglie e outros. Apresenta a dualidade partícula-onda, a formulação matricial da mecânica quântica por Heisenberg e a equação de onda de Schrödinger, consolidando as duas abordagens iniciais da teoria.
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Os primeiros anos da mecânica quântica
- 1. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Carlos Alberto dos Santos Professor Visitante MNPEF - UFERSA cas.ufrgs@gmail.com
- 2. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com http://pt.slideshare.net/casifufrgs/ Os slides estão disponíveis em: A menos que seja dito o contrário, todas as ilustrações são de minha autoria, ou foram extraídas de https://commons.wikimedia.org
- 3. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Heisenberg: Mecânica Quântica ou Mecânica Matricial Schrödinger: Mecânica ondulatória Teoria Quântica
- 4. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com O contexto didático usual
- 5. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
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- 7. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 8. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com https://institucional.us.es/blogimus/en/2021/03/bringing-some-order- schrodingers-wave-mechanics/
- 9. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com O começo da história
- 10. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com O começo da história https://einsteinpapers.press.princeton.edu
- 11. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com O começo da história
- 12. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com O começo da história ℎ𝑓 = ∅ + 1 2 𝑚𝑣2 PNF de 1921
- 13. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Dualidade partícula-onda Se é partícula, tem que ter energia e quantidade de movimento: 𝑓 = 𝑓0 1 − 𝛽2 𝜆 = ℎ 𝑝 = ℎ 𝑚𝑣 Se é onda, tem que ter frequência e comprimento de onda: 𝐸 = 𝑚0𝑐2 1 − 𝛽2 𝑝 = 𝑚0𝑐 1 − 𝛽2
- 14. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Louis de Broglie Tese de doutorado defendida em 1924, na Sorbonne. PNF de 1929
- 15. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Niels Bohr, entre Einstein e de Broglie PNF de 1922
- 16. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Séries espectrais do hidrogênio
- 17. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Séries espectrais do hidrogênio
- 18. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Arnold Sommerfeld tenta salvar Niels Bohr
- 19. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 20. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 21. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Pauli
- 22. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 23. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Do livro de Toledo Piza
- 24. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Helgoland Pauli
- 25. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Placa comemorativa colocada na ilha de Helgoland, onde Heisenberg descobriu a mecânica das matrizes. Diz "Em junho de 1925, Werner Heisenberg, de 23 anos, aqui em Helgoland, fez uma descoberta na formulação da mecânica quântica, a teoria básica das leis naturais no campo atômico, que influenciou o pensamento humano além da física". https://institucional.us.es/blogimus/en/2021/05/bringing-some-order-ii-heisenbergsmatrix-mechanics/
- 26. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 27. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com 1925: Werner Heisenberg Z. Physik 33, 879–893 (1925). https://doi.org/10.1007/BF01328377
- 28. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com http://users.mat.unimi.it/users/galgani/arch/heis25ajp.pdf
- 29. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 30. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com 1925: Werner Heisenberg PNF de 1932
- 31. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 32. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 33. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com 1926: Erwin Schrödinger PNF de 1933
- 34. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Em 1924, de Broglie tinha todas as ferramentas para deduzir a equação de Schrödinger. Não se sabe porque ele não fez essa dedução. De Broglie observou que o caráter ondulatório de corpúsculos materiais poderia ter sido proposto no final do século 19, já que a teoria de Hamilton-Jacobi permitia à dinâmica clássica agrupar as trajetórias possíveis de um ponto material, em determinado espaço, de tal modo que as trajetórias de um mesmo grupo sejam similares à propagação de uma onda, no sentido da ótica geométrica.
- 35. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Ou seja, a partir da teoria de de Broglie e da teoria de Hamilton- Jacobi é possível chegar à equação de Schrödinger. Portanto, a ótica geométrica está para a ótica ondulatória, assim como a mecânica clássica está para a mecânica ondulatória. A mecânica clássica é aplicável quando o comprimento de onda é muito pequeno, comparado às dimensões espaciais da situação física.
- 36. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com 1926: Erwin Schrödinger The theory which is reported in the following pages is based on the very interesting and fundamental researches of L. de Broglie on what he called "phase-waves" ("ondes de phase") and thought to be associated with the motion of material points, especially with the motion of an electron or proton.
- 37. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com 1926: Erwin Schrödinger Todos os números quânticos, exceto o spin
- 38. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com https://www.semanticscholar.org/paper/ON-THE-RELATION-BETWEEN-MATHEMATICS- AND-PHYSICS-IN-Tzanakis/8934ae60a73636e17897b6e960aa209bd14adbff
- 39. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Depoimento de Felix Bloch sobre sugestões de Petrus Debye a Schrödinger, durante seminários na ETH, 1925. Schrödinger, como você não está trabalhando em problemas muito importantes agora, por que não dá um seminário sobre a tese de De Broglie, que parece ter atraído bastante atenção?
- 40. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Sua apresentação é bastante infantil. Para lidar adequadamente com ondas, é necessário ter uma equação de onda. Debye sugeriu que se deveria ter uma equação de onda; bem, eu encontrei uma!
- 41. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
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- 46. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com
- 47. _______________________________________________________________________________________ Os primeiros anos da Mecânica Quântica – 4/8/2023 cas.ufrgs@gmail.com Quanto mais penso na parte física da teoria de Schrödinger, mais repulsiva a acho. O que Schrödinger escreve sobre a visualizabilidade de sua teoria "provavelmente não está certo", em outras palavras, é uma porcaria. https://www.sjsu.edu/faculty/watkins/quantumdrama.htm
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