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Introdução à Quântica

Introdução à Quântica. Germano Maioli Penello Reinaldo de Melo e Souza. DUALIDADE ONDA- PARTíCULA. Dualidade Onda-Partícula. http://www.youtube.com/watch?v=W9yWv5dqSKk . O que são ondas ?. Transporta energia mas não matéria . Ex. Ondas aquáticas .

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Introdução à Quântica

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Presentation Transcript

  1. IntroduçãoàQuântica GermanoMaioliPenello Reinaldo de Melo e Souza DUALIDADE ONDA-PARTíCULA

  2. DualidadeOnda-Partícula http://www.youtube.com/watch?v=W9yWv5dqSKk

  3. O quesãoondas? • Transportaenergiamas nãomatéria. • Ex. Ondasaquáticas. http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/wavemotion.html http://www.onr.navy.mil/focus/ocean/motion/waves1.htm

  4. O quesãoondas? • Transportaenergiamas nãomatéria. • Ex. Ondasaquáticas. • Outros exemplos: • CordaVibrante, Mola,…. http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves/wavemotion.html http://www.onr.navy.mil/focus/ocean/motion/waves1.htm

  5. O que define umaonda? • Comprimento de onda. • Distância entre duas cristas. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

  6. O que define umaonda? • Comprimento de onda. • Distância entre duas cristas. • Freqüência. • No de oscilações por unidade de tempo. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

  7. O que define umaonda? • Comprimento de onda. • Distância entre duas cristas. • Freqüência. • No de oscilações por unidade de tempo. • Velocidade de propagação. http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02.html

  8. A visãoclássica de onda • Comprimento macroscópicoemergente de uma coletividade microscópica!

  9. A visãoclássica de onda • Comprimento macroscópicoemergente de uma coletividade microscópica! • Água: Agitação molecular produz a onda. • Corda vibrante.

  10. A visãoclássica de onda • Comprimento macroscópicoemergente de uma coletividade microscópica! • Água: Agitação molecular produz a onda. • Corda vibrante. • Ola no maracanã. http://www.kettering.edu/physics/drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html

  11. Fenômenosondulatórios • Interferência: Padrão de altose baixos. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html

  12. Fenômenosondulatórios • Interferência: Padrão de altose baixos. • Difração: Luz onde deveria haver sombra. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic186199.files/images/EdgeDiffraction3-800x533.jpg

  13. Fenômenosondulatórios • Interferência: Padrão de altose baixos. • Difração: Luz onde deveria haver sombra. http://isites.harvard.edu/icb/icb.do?keyword=k16940&pageid=icb.page93273&pageContentId=icb.pagecontent221645&view=view.do&viewParam_name=indepth.html http://isites.harvard.edu/fs/docs/icb.topic186199.files/images/EdgeDiffraction1-800x533.jpg

  14. Difração • Difração é uma propriedade apresentada por todas as ondas.

  15. Difração • Difração é uma propriedade apresentada por todas as ondas. • Teorias corpusculares da luz falharam em explicar. http://www.falstad.com/ripple

  16. Difração • Difração é relevante quando l~a. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  17. Difração • Difração é relevante quando l~a. • Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 700 nm. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  18. Difração • Difração é relevante quando l~a. • Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 7 x 10-7 m. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  19. Difração • Difração é relevante quando l~a. • Ótica geométrica: l<< a. Ora, lvermelho~ 7 x 10-7 m. • Ótima aproximação para muitos fenômenos do dia-a-dia. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  20. Difração • Difração é relevante quando l~a. • Já para o som:l ~ 1 m! • Acústica geométrica? a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  21. Difração • Difração é relevante quando l~a. • Já para o som:l ~ 1 m! • Acústica geométrica? Não é uma boa. a l http://en.wikibooks.org/wiki/Waves/Single_slit_Diffraction

  22. O experimento de Young • A luz apresenta interferência. • Experimento de Young fundamental no estabelecimento da luz enquanto onda. http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/ekspong/

  23. O experimento de Young • A luz apresenta interferência. • Experimento de Young fundamental no estabelecimento da luz enquanto onda. • Luz+Luz pode dar sombra! http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/ekspong/

  24. Proposta de de Broglie • Fim do século XIX: • Luz é onda!

  25. Proposta de de Broglie • Fim do século XIX: • Luz é onda! • Einstein, início do século XX: • Luz é corpusculo!

  26. Proposta de de Broglie • Fim do século XIX: • Luz é onda! • Einstein, início do século XX: • Luz é corpusculo! • Dificuldades em explicar diversos fenômenos.

  27. Proposta de de Broglie • Fim do século XIX: • Luz é onda! • Einstein, início do século XX: • Luz é corpusculo! • Dificuldades em explicar diversos fenômenos. • Louis de Broglie (1924) • Proposta da dualidade onda-partícula. • Luz é onda e partícula.

  28. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade.

  29. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. http://stochastix.wordpress.com/2007/09/06/wave-particle-duality-a-cartoon/

  30. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade.

  31. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. momento linear (assinatura de partícula)

  32. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. momento linear (assinatura de partícula) número de onda(assinatura de onda)

  33. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. • Clássica: Ondas estão associados a partículas.

  34. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. • Clássica: Ondas estão associados a partículas. • Quântica: Onda associada a uma única partícula!!

  35. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. • Clássica: Ondas estão associados a partículas. • Quântica: Onda associada a uma única partícula!! • Como verificar hipótese tão revolucionária?

  36. Proposta de de Broglie • Mas de Broglie vai além. • Matéria e luz em pé de igualdade. • Matéria também apresenta dualidade. • Clássica: Ondas estão associados a partículas. • Quântica: Onda associada a uma única partícula!! • Como verificar hipótese tão revolucionária? • Que efeitos ondulatórios se pode observar com elétrons, por exemplo?

  37. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração!

  38. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976.

  39. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976. • Expectativa clássica: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment

  40. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976. • Expectativa clássica: Experimentalmente: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment http://www.youtube.com/watch?v=oxknfn97vFE

  41. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976. • Expectativa clássica: Experimentalmente: http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

  42. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976. • Expectativa clássica: Experimentalmente: Experiência feita com um único elétron por vez. http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

  43. Difração de elétrons • Experiência de Davisson-Germer (1927) • Elétrons apresentam difração! • Experimento de dupla-fenda com elétrons: • Pozzi et al. 1976. • Expectativa clássica: Experimentalmente: Verificadoparaátomos, moléculas, …. http://en.labs.wikimedia.org/wiki/Materials_in_Electronics/Wave-Particle_Duality/The_Two-Slit_Experiment elétron+elétron=vácuo!

  44. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória

  45. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória

  46. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória • A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula.

  47. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória • A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. • Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m!

  48. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória • A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. • Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m! • Ótica ondulatória: O conceito de raio perde o sentido!

  49. Surge uma nova mecânica • Proposta de de Broglie: Ótica geométrica : Ótica ondulatória Mecânica newtoniana : Mecânica ondulatória • A mecânica clássica é uma aproximação válida para pequenos comprimentos de onda associado à partícula. • Bola de 400 g a 50 km/h: l = 10-34 m! • Ótica ondulatória: O conceito de raio perde o sentido! • Mecânica ondulatória: Trajetória perde o sentido!

  50. Surge uma nova mecânica • Fundamento da mecânica clássica: • 2a lei de Newton permite encontrar trajetórias.

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