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Experiência de Renninger Considere-se uma fonte de fotões que os emite um a um como é necessário nestas situações, para evitar possíveis interferências antes da situação de observação, note-se que para haver interferência são necessárias duas ondas. No seu percurso o fotão encontra um anteparo circular com um orifício de pequeníssimas dimensões. Após atravessar o orifício o fotão vai manifestar o seu aspecto extenso dando origem a uma onda hemisférica progressiva. Esta onda no seu trajecto encontra ao fim de um tempo t1, um pequeno detector D1 onde o fotão poderá ser detectado. Se este detector for activado pela chegada do fotão, um observador colocado fora do sistema nota que uma luz se acende. No caso do fotão não ser detectado pelo pequeno detector, prosseguirá a sua marcha, sendo, mais tarde, detectado no grande detector hemisférico D2, colocado bastante longe do primeiro. Antes da medida, o fotão existe sob a a forma de dois estados potenciais, correspondentes às duas hipóteses possíveis. Um corresponde à possibilidade de ser detectado no sensor pequeno, o outro de ser detectado no detector hemisférico gigante.
Experiência de Renninger (p.174) • Se o observador vê a luz acender é porque o fotão foi detectado pelo sensor pequeno. Nestas condições a probabilidade de ser detectado no sensor grande torna-se imediatamente nula e neste caso, tal como nos outros houve intervenção do observador. • Se a lâmpada não acendeu teremos que concluir que o fotão será mais tarde revelado no detector hemisférico gigante, sem que tenha existido qualquer interacção física (ninguém ia lá ver.. mas podia !). E no entanto a transformação deu-se. • Se, como vimos, não ocorreu qualquer interacção física que provocasse a tal transformação, então, a única conclusão possível a tirar é que essa causa só pode ser encontrada fora da física. • O agente que provocou tal transformação só poderá ser o observador, não do observador enquanto ser físico , mas sim como entidade espiritual.
Indeterminação vs incerteza • Relações de indeterminaçãoCroca (2002, p.18) - Experiência das duas fendas • A partícula quântica tem que passar • Por um orifício ou pelo outro • Por um orifício e pelo outro • Relações de incerteza • A singularidade passa por um orifício ou pelo outro • A onda passa por um orifício e pelo outro
Partícula & Corpúsculo • Partícula e corpúsculo não são bem a mesma coisa em mecânica Quântica. Uma partícula possui atributos de extensão e localização ao passo que um corpúsculo possui apenas localização. • À escala da mecânica clássica os sistemas locais, os corpúsculos, e os sistemas extensos, como por exemplo as ondas, são entendidos como realidades independentes. Nestas condições, são, naturalmente, descritos por equações diferentes. • À escala da mecânica quântica a dicotomia do sistema local e do sistema extenso perde todo o sentido. A localização e a extensão são integradas num todo. Esta entidade única onda-corpúsculo (partícula quântica) é agora descrita por uma única equação, Croca(2002, p.19).
Microscópio de Efeito de Túnel • O microscópio electrónico de efeito de túnel é constituído por uma pequena agulha de tungsténio com uma ponta talhada com tal precisão que o seu extremo pode consistir apenas num simples átomo. Este sensor, a ponta da agulha, é montado num conjunto formado por cristais de quartzo piezoeléctrico, de modo a poder varrer a amostra a observar. A ponta da agulha é manobrada a uma distância muito pequena da amostra condutora. Na realidade cerca de 1 ou 2 nanómetros. Quando uma pequena tensão eléctrica é aplica à ponta da agulha , os electrões devido ao efeito de túnel, vencem esta separação e dão origem a uma corrente eléctrica diminuta. A intensidade desta corrente depende exponencialmente da distância que separa a ponta da agulha da preparação. À medida que este sensor vai varrendo a preparação, linha por linha, a intensidade da corrente eléctrica vai também variando com a distância entre a ponta da agulha e a superfície da preparação. Estas variações de intensidade de corrente eléctrica são injectadas num computador , o qual, após tratamento informático adequado, produz uma imagem aumentada da superfície da praparação. Resolução de 0,2 nm!
Espectro da radiação electromagnética 10-34 Js(constante de Planck) 10-15 m(núcleo) 10-10 m(átomo) 10-6 m(microscópio óptico)
Corpo Negro Um corpo negro absorve toda a radiação nele incidente.
Radiação térmica Não se vê Forno para simular o corpo negro
Radiação Térmica • Qualquer corpo a temperaturas superiores ao zero absoluto emite radiações electromagnéticas, por estarem relacionadas com a temperatura a que o corpo se encontra são chamadas radiações térmicas. Por exemplo, “sentimos” a emissão de um ferro eléctrico ligado, mas não vemos as ondas por ele emitidas (ligação). • A “baixas” temperaturas a maior taxa de emissão de radiação situa-se na faixa do infravermelho.
Montagem Experimental Material Forno Colimador Termopilha Multímetro Termístor
Catástrofe dos utlravioletas Como se pode verificar, a esta temperatura o máximo da curva está na região do visível, mas também existe luz com maiores e menores comprimentos de onda. Se arrefecermos o forno o máximo desloca-se para a direita e afasta-se portanto da zona visível (lei do deslocamento de Wien) Na região dos grandes comprimentos de onda, a teoria concordava com a experiência, mas esta concordância era cada vez pior à medida que os comprimentos de onda eram menores
Explicação de Planck • Planck postulou que a luz, tal como a electricidade, também tinha uma quantidade elementar, posteriormente designada por fotão. Assim, se tivermos uma cavidade com energia total E cheia com luz monocromática, de apenas uma frequência, , ela terá um número inteiro, n, de fotões e cada qual tem energia h . • Com esta hipótese Planck foi capaz de calcular a distribuição da energia no interior da cavidade e reproduzir exactamente os resultados experimentais. http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo1/modulo1/topico2.php
Lei de Stefan - Boltzmann Ajustamento da função potência Lei de stefan Boltzman.xls
Cubo de Leslie Na superfície baça e espelhada predominam os fenómenos de reflexão, o que explica a sua emissividade relativamente baixa. Quanto às superfícies branca e preta, as emissividades resultam praticamente iguais, esta diferenciação ocorre na zona do visível e não na do infravermelho.
Supercondutividade • MagLev
Radiação ionizante • Alguns tipos de radiação corpuscular (partículas alfa e beta) e um dos tipos de radiação eletromagnética (raios gama) podem ser compreendidos a partir da síntese dos elementos, através da fusão nuclear. Ou da divisão de núcleos mais pesados em mais leves, através da cisão nuclear. • É nos núcleos atómicos que se concentra a maior parte da massa dos átomos. Cada átomo caracterizado por um determinado número atómico, Z, pode ter vários núcleos possíveis. Todos têm o mesmo número de protões, Z, mas diferem no número N de neutrões. A soma Z+N dá o total de nucleões e designa-se por número de massa, A. • Diferentes núcleos com o mesmo número atómico e diferente número de massa, designam-se por isótopos.
Radiação ionizante • Quando um núcleo instável decai, pode fazê-lo através de três formas, emitindo: Uma partícula alfa Uma partícula beta Um raio gama • “Por exemplo, conhecem-se quinze isótopos do elemento oxigénio (Z = 8) com números e massa que vão de A=12 a A=26. Destes, apenas os de número atómico A = 16, 17 e18 são estáveis e o primeiro corresponde a mais de 99% do oxigénio natural. Os restantes são radioactivos, isto é, transformam-se espontaneamente noutros núcleos. • O mercúrio 197 (197Hg80) transforma-se em ouro 197( 197Au79). O sonho dos alquimistas, transmutar elementos noutros e em particular os metais no metal mais nobre de todos,o ouro, é feito "voluntariamente" pela Natureza” (Barroso, 2002).”
Radioisótopos • Podem usar-se como traçadores radioactivos, permitindo seguir o seu percurso ao longo do corpo humano, ou concentrados num determinado órgão, permitem uma imagem detalhada da zona a examinar.
Ressonância Magnética Nuclear • A ressonância Magnética nuclear usa radiação não ionizante. Os núcleos dos átomos do nosso corpo comportam-se como pequenas barras magnéticas - Nuclear. • Submetidas a um campo magnético intenso as “barras” tendem a alinhar-se com o campo magnético - Magnética. • Quando o corpo receber um impulso de uma • frequência de rádio, os núcleos com frequência igual à da radiação incidente, entram em ressonância e absorvem energia. No final do impulso reenviam a energia, induzindo um sinal na mesma frequência de rádio, num condutor fora do corpo.
Grandezas e Unidades • Só é possível referir a intensidade da radiação ionizante quando conhecemos as grandezas e as unidades que a representam, • actividade, • exposição, • dose absorvida e dose equivalente.
Actividade • A actividade representa o número de núcleos da amostra radioactiva que sofreram desintegração por unidade de tempo. A unidade SI é o becquerel (Bq) e equivale a uma desintegração por segundo.
Exposição • A exposição é definida como a quantidade de carga eléctrica, gerada pela radiação através da ionização, por unidade de massa do ar. • A unidade no Sistema Internacional de Unidades é o coulomb por quilograma (C/kg).
Dose equivalente e dose absorvida • A dose equivalente, usada em protecção radiológica, é obtida através do produto entre a dose absorvida e o factor de qualidade, que expressa a proporcionalidade entre o dano sofrido e o número de ionizações produzidas por unidade de comprimento do meio onde a radiação se propaga. Esse factor é adimensional e possui diferentes valores para diferentes tipos de radiação, a saber: • vale 1 para radiações X, beta e gama e • 20 para radiação alfa (esses valores estão tabelados em publicações técnicas do ramo). • A unidade da dose equivalente no SI é o sievert (Sv), • 1 Sv = 1 J/kg
Protecção radiológica • A proteção radiológica leva em consideração os valores de doses aos quais os indivíduos podem ficar expostos num ano sem que haja prejuízo para a sua saúde durante toda a sua vida. Para cada parte do corpo humano é especificado um limite anual para a dose equivalente, e para o corpo inteiro a dose equivalente efectiva anual corresponde a 0,05 Sv.
