O documento apresenta um resumo da história da física quântica, desde as "nuvens" observadas por Lorde Kelvin até os principais conceitos desenvolvidos, como a constante de Planck, os quanta de energia, o átomo de Bohr e o princípio da incerteza de Heisenberg.

1. INTRODUÇÃO A FÍSICA
QUÂNTICA
TANCREDO HENRIQUE PEREIRA SOUSA

2. LORDE KELVIN (1824-1907)
FÍSICO INGLÊS
Conferência na Royal Society em março de 1900
• A completude da Física:
A mecânica de Newton
O eletromagnetismo de Maxwell
A termodinâmica de Boltzmann
• “Não há nada mais a descobrir
em Física”
• As duas pequenas “nuvens” no horizonte da Física

3. AS DUAS “NUVENZINHAS”
•O fracasso das experiências de Michelson e
Morley, ao medir a velocidade da luz através do
éter em direções perpendiculares.
•A dificuldade em explicar a distribuição de
energia na radiação de um corpo aquecido.

4. AS “TEMPESTADES” DAS DUAS NUVENZINHAS
•O nascimento da Física Moderna
•A teoria da Relatividade
•A Física Quântica

5. A FÍSICA QUÂNTICA
• O corpo negro
• A teoria dos quanta
• O efeito fotoelétrico
• O átomo de Bohr
• A natureza da luz
• Dualidade onda-partícula
• Princípio da incerteza

6. A TEORIA DE PLANCK
Em dezembro de 1900, Max Planck (1858-1947) apresentou à
Sociedade Alemã de Física um estudo teórico sobre a emissão de
radiação de um corpo negro, no qual deduz uma equação plenamente
em acordo com os resultados experimentais. Entretanto, “para
conseguir uma equação a qualquer custo”, teve que considerar a
existência, na superfície do corpo negro, de cargas elétricas
oscilantes emitindo energia radiante não de modo contínuo, como
sugere a teoria clássica, mas sim em porções descontínuas,
“partículas” que transportam, cada qual, uma quantidade E bem
definida de energia.

7. OS FÓTONS E O QUANTUM
As “partículas” de energia sugeridas por Planck foram denominadas
“fótons”. A energia E de cada fóton é denominada quantum (no plural
quanta ).
O quantum E de energia radiante de freqüência f é dado por:
E = h f
Nessa fórmula, h é a constante de proporcionalidade denominada
constante de Planck, dada por:
h = 6,63 · 10–34 J·s.

8. UMA NOVA FÍSICA
A solução de Planck para a
questão do corpo negro,
considerando que a energia
é quantizada, permitiu explicar
outros conceitos físicos a nível
microscópico.
Embora o desenvolvimento efetivo da nova teoria só tenha ocorrido a
partir de 1920, dezembro de 1900 é considerado o marco divisório
entre a Física Clássica e a Física Quântica – a teoria física dos
fenômenos microscópicos.

9. EFEITO FOTOELÉTRICO
Quando uma radiação
eletromagnética incide sobre
a superfície de um metal,
elétrons podem ser
arrancados dessa superfície.
Esse fenômeno é denominado
efeito fotoelétrico.
Os elétrons arrancados são
chamados fotoelétrons.

10. O MODELO DE BOHR APLICADO AO
ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
1º postulado
O elétron descreve órbitas
circulares em torno do núcleo,
formado por um único próton.
A força eletrostática é a força
centrípeta responsável por
esse movimento.

11. O MODELO DE BOHR APLICADO AO
ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
2º postulado
Apenas algumas órbitas estáveis, denominadas estados
estacionários, são permitidas ao elétron.
Nelas o átomo não irradia energia.
3º postulado
A passagem de um elétron de um estado para outro é possível
mediante absorção ou liberação de energia:
E’- E = hf

12. O MODELO DE BOHR APLICADO AO
ÁTOMO DE HIDROGÊNIO
4º postulado
• As órbitas permitidas ao elétron são aquelas em que o momento angular
orbital é um múltiplo inteiro de
Assim:
( n=1,2,3,...)
Raios das órbitas permitidas:

13. NATUREZA DUAL DA LUZ
Em determinados fenômenos, a luz se comporta como se
tivesse natureza ondulatória (interferência, difração) e, em
outros, natureza de partícula (efeito fotoelétrico).
As duas teorias da natureza da luz se completam. Cada teoria
por si só é correta para explicar determinado fenômeno.
Não há fenômeno luminoso que nenhuma delas possa
explicar.

14. DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA:
HIPÓTESE DE DE BROGLIE
Hipótese de De Broglie (1892-1987)
Se a luz apresenta natureza dual, uma partícula pode comportar-se de
modo semelhante, apresentando também propriedades ondulatórias. O
comprimento de onda de uma partícula em função
da quantidade de movimento é dado por:
Q
h



15. PRINCÍPIO DA INCERTEZA DE
HEISENBERG (1901-1976)
Quanto maior a precisão na determinação da posição do elétron, menor a precisão na
determinação de sua quantidade de movimento e vice-versa.
“Deus não joga dados com o Universo” (Einstein)
“Einstein, pare de dizer a Deus o que ele deve ou não fazer."
(Niels Bohr)
"Deus não só joga dados, como os esconde..."
(Stephen Hawking)

4
h
Q 


x

16. OBRIGADO!!!