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Natureza Dual da Matéria

Experimentos de Física Quântica – LAB1. Natureza Dual da Matéria. Comportamento Ondulatório. Interferência. Difração. Comportamento Corpuscular. colisões. trajetórias. Luz: Dualidade Onda-Partícula.

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Natureza Dual da Matéria

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Presentation Transcript

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

  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. Plane wave d d Interferência de fenda dupla Maior d Fendas afastadas Máximos próximos Menor d Fendas próximas Máximos distantes www.phy.ntnu.edu.tw/java/doubleSlit/doubleSlit.html

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

  18. Experimento de fenda dupla: com corpos

  19. Experimento de fenda dupla: elétrons

  20. 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)

  21. Dualidade Onda-Partícula

  22. Princípio de Complementaridade

  23. Experimento Gedanken

  24. Experimento Gedanken

  25. Experimento Gedanken

  26. Experimento de fenda única http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/ipmj/java/slitdiffr/index.html http://www.lightlink.com/sergey/java/java/slitdiffr/index.html Larger a Slits farther Maxima closer Smaller a Slits closer Maxima farther

  27. Experimento Gedanken

  28. Experimento de Difração de Elétrons

  29. Princípio da Incerteza

  30. Modelos Atômicos

  31. Fenda Única Onda incidentel q a a = slit width Experimento de fenda única

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