introdu o qu ntica
Download
Skip this Video
Download Presentation
Introdução à Quântica

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 50

Introdução à Quântica - PowerPoint PPT Presentation


  • 56 Views
  • Uploaded on

Introdução à Quântica. Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza. Espaço Alexandria. 26/04/2013. Definição de corpo negro. Todos os corpos emitem luz própria . http://bloggingshakespeare.com/sonnets-for-advent-20-sonnet-76/the_sun1. Definição de corpo negro.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Introdução à Quântica' - skylar


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
introdu o qu ntica

IntroduçãoàQuântica

GermanoMaioliPenello

Reinaldo de Melo e Souza

Espaço Alexandria

26/04/2013

defini o de corpo negro
Definição de corpo negro
  • Todososcorposemitemluzprópria.

http://bloggingshakespeare.com/sonnets-for-advent-20-sonnet-76/the_sun1

defini o de corpo negro1
Definição de corpo negro
  • Todososcorposemitemluzprópria.

http://en.wikipedia.org/wiki/Introduction_to_quantum_mechanics

defini o de corpo negro2
Definição de corpo negro
  • Todososcorposemitemluzprópria.
    • Freqüênciadependedatemperatura.

http://en.wikipedia.org/wiki/Fire

defini o de corpo negro3
Definição de corpo negro
  • Todososcorposemitemluzprópria.
    • Freqüênciadependedatemperatura.
      • Ex. Sol e estrelas: Emitemluzvisível.
      • Objetoscotidianos: Radiaçãoinfravermelha.

http://www.systemindus.com/cctv.htm 

defini o de corpo negro4
Definição de corpo negro
  • Todososcorposemitemluzprópria.
    • Freqüênciadependedatemperatura.
      • Ex. Sol e estrelas: Emitemluzvisível.
      • Objetoscotidianos: Radiaçãoinfravermelha.
  • Corcotidiana= Luz refletida.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mt._Rainer-Reflection_Lake.JPG

defini o de corpo negro5
Definição de corpo negro
  • 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.
defini o de corpo negro6
Definição de corpo negro
  • Emissãoe absorçãosãoproblemasrelacionados.
defini o de corpo negro7
Definição de corpo negro
  • Emissãoe absorçãosãoproblemasrelacionados.
  • Kirchhoff (1859): E/A éumafunção universal quedependeapenas da temperatura e da freqüência.
    • E = Energiaemitida.
    • A= Coeficiente de absorção.
defini o de corpo negro8
Definição de corpo negro
  • Emissãoe absorçãosãoproblemasrelacionados.
  • Kirchhoff (1859): E/A éumafunção universal quedependeapenas da temperatura e da freqüência.
    • E = Energiaemitida.
    • A= Coeficiente de absorção.
  • Corpo negro: Perfeitoabsorvedor.
defini o de corpo negro9
Definição de corpo negro
  • Emissãoe absorçãosãoproblemasrelacionados.
  • Kirchhoff (1859): E/A éumafunção universal quedependeapenas da temperatura e da freqüência.
    • E = Energiaemitida.
    • A= Coeficiente de absorção.
  • Corpo negro: Perfeitoabsorvedor.
    • Problema: Emissão de radiação de um corpo negro!
radia o de corpo negro
Radiação de corpo negro
  • A física clássica é incapaz de resolver este problema.
  • Descrição experimental:

http://phet.colorado.edu/sims/blackbody-spectrum/blackbody-spectrum_en.html

radia o de corpo negro1
Radiação de corpo negro
  • Reflexãoouemissãodominamdependendodafaixaespectral.

physics.stackexchange.com

radia o de corpo negro2
Radiação de corpo negro
  • Reflexãoouemissãodominamdependendodafaixaespectral.

http://physics.stackexchange.com/questions/270/would-wearing-clothing-that-is-black-on-the-inside-and-white-on-the-outside-keep

descri o cl ssica rayleigh jeans
Descriçãoclássica: Rayleigh-Jeans
  • Modelo: Corpo negro compostoporosciladoresharmônicosde todas as freqüências.
descri o cl ssica rayleigh jeans1
Descriçãoclássica: Rayleigh-Jeans
  • Modelo: Corpo negro compostoporosciladoresharmônicosde todas as freqüências.
  • Oscilador = elétronpresoharmônicamenteaonúcleo.
    • Cargasaceleradasirradiam!
a equiparti o cl ssica de energia
A equipartiçãoclássica de energia
  • Sistema composto por muitas partículas:
    • Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2).
a equiparti o cl ssica de energia1
A equipartiçãoclássica de energia
  • Sistema composto por muitas partículas:
    • Cada grau de liberdade recebe a mesma energia em média (kT/2).
  • Ex: Gás ideal formado por moléculas monoatômicas.
a equiparti o cl ssica de energia2
A equipartiçãoclássica de energia
  • Sistemacompostopormuitaspartículas:
    • Cadagrau de liberdaderecebe a mesmaenergiaemmédia (kT/2).
  • Ex: Gás ideal formadopormoléculasmonoatômicas.
    • 3 graus de liberdadeparacadamolécula (suaposição).

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kinetic_theory_of_gases.svg

a equiparti o cl ssica de energia3
A equipartiçãoclássica de energia
  • 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.
a falha da equiparti o
A falha da equipartição
  • Altasfreqüências: nãoháemissão!
a falha da equiparti o1
A falha da equipartição
  • Altasfreqüências: nãoháemissão!
    • Rayleigh-Jeans: são as freqüênciasquemaisemitem!
a falha da equiparti o2
A falha da equipartição
  • Altasfreqüências: nãoháemissão!
    • Rayleigh-Jeans: são as freqüênciasquemaisemitem!
  • Falhaclássicaindepende do modelo (e.g. osciladores)
    • MecânicaClássicaEquipartiçãoCatástrofe!
a falha da equiparti o3
A falha da equipartição
  • Altasfreqüências: nãoháemissão!
    • Rayleigh-Jeans: são as freqüênciasquemaisemitem!
  • Falhaclássicaindepende do modelo (e.g. osciladores)
    • MecânicaClássicaEquipartiçãoCatástrofe!
  • Ruptura com a físicaclássica se faznecessária!
o quantum de energia
O Quantum de energia
  • Emissão discreta de energia em pacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
o quantum de energia1
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
o quantum de energia2
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
  • Baixasfreqüências (hn<<kT)
o quantum de energia3
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
  • Baixasfreqüências (hn<<kT)
    • Emissãopraticamentecontínua.
o quantum de energia4
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
  • Baixasfreqüências (hn<<kT)
    • Emissãopraticamentecontínua.
      • Bomacordoclássico-quântico!
o quantum de energia5
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
  • Baixasfreqüências (hn<<kT)
    • Emissãopraticamentecontínua.
      • Bomacordoclássico-quântico!
  • Desacordo forte paraaltasfreqüências.
o quantum de energia6
O Quantum de energia
  • Emissãodiscreta de energiaempacotes de hn.
    • Max Planck – 14/12/1900.
      • h=6.6 x 10-34 J.s
  • Baixasfreqüências (hn<<kT)
    • Emissãopraticamentecontínua.
      • Bomacordoclássico-quântico!
  • Desacordo forte paraaltasfreqüências.
    • Energiaquelhecaberiapelaequipartiçãonãoésuficienteparapatrocinar a emissão!
cr ticas
Críticas
  • h enquanto mero artifício matemático.
  • Necessidade de quantizar sistemas mais gerais.
cr ticas1
Críticas
  • h enquanto mero artifício matemático.
  • Necessidade de quantizar sistemas mais gerais.
    • Oscilador: freqüência independe da amplitude.
cr ticas2
Críticas
  • 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 = hn.
  • Como quantizar um sistema qualquer?
a a o cl ssica
A ação clássica
  • h possui dimensão de Energia x Tempo.
a a o cl ssica1
A ação clássica
  • h possui dimensão de Energia x Tempo.
  • Esta é a dimensão da ação.
    • Grandeza abstrata e fundamental da física clássica.
a a o cl ssica2
A ação clássica
  • 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.
a a o cl ssica3
A ação clássica
  • 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.
a a o cl ssica4
A açãoclássica
  • Mecânicaanalítica: formulaçãoequivalenteànewtoniana.
    • O conceito de açãosubstitui o de força.
a a o cl ssica5
A açãoclássica
  • Mecânicaanalítica: formulaçãoequivalenteànewtoniana.
    • O conceito de açãosubstitui o de força.
    • O sistema segue a trajetóriaonde a açãoémínima.
a a o cl ssica6
A açãoclássica
  • Mecânicaanalítica: formulaçãoequivalenteànewtoniana.
    • O conceito de açãosubstitui o de força.
    • O sistema segue a trajetóriaonde a açãoémínima.
  • Açãoé a integral no tempo da diferença entre a energiacinética e a potencial.
    • Dimensão: Energia x Tempo!
o q uantum de a o
O quantum de ação
  • Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h.
o q uantum de a o1
O quantum de ação
  • Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h.
    • Oscilador harmônico: Reobtém-se E=hn.
o q uantum de a o2
O quantum de ação
  • Um sistema segue apenas as trajetóriaspara as quais a açãoé um múltiplointeiro de h.
    • Osciladorharmônico: Reobtém-se E=hn.
  • Críticas:
    • Caráterabstrato da ação.
o q uantum de a o3
O quantum de ação
  • Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h.
    • Oscilador harmônico: Reobtém-se E=hn.
  • Críticas:
    • Caráter abstrato da ação.
    • Ausência de qualquer lei de conservação para a ação.
o q uantum de a o4
O quantum de ação
  • Um sistema segue apenas as trajetórias para as quais a ação é um múltiplo inteiro de h.
    • Oscilador harmônico: Reobtém-se E=hn.
  • Críticas:
    • Caráter abstrato da ação.
    • Ausência de qualquer lei de conservação para a ação.
  • O que é quantizar um sistema?
conclus es
Conclusões
  • Raciocínio clássico inadequado para descrever radiação de corpo negro.
conclus es1
Conclusões
  • Raciocínio clássico inadequado para descrever radiação de corpo negro.
  • O vilão é o teorema da equipartição de energia.
conclus es2
Conclusões
  • 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.
ad