Fundamentos da Mecânica Quântica

Fundamentos da Mecânica Quântica

1. Max Planck, os “Pacotes de Energia” e a Teoria Quântica

   • Planck conseguiu explicar a distribuição espectral da radiação do corpo negro.
   • A radiação é absorvida ou emitida por um corpo aquecido não sob a forma de ondas, mas por meio de pequenos "pacotes" de energia.
   • O valor extremamente pequeno da constante de Planck faz com que o comportamento quântico só seja perceptível em escala microscópica.

2. O Efeito Fotoelétrico

   • O fenômeno foi descoberto, em 1887, pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857- 1894), quando notou que a luz ultravioleta incidindo em um eletrodo facilitava a descarga produzida, e ficou conhecido como efeito fotoelétrico.
   • No quarto grande trabalho de Einstein, em 1905, utilizando a teoria de Planck, sugeriu que a energia chegava aos elétrons do metal em “pacotes” discretos e não continuamente, como proposto na visão ondulatória clássica.
   • Einstein considerou que um feixe de luz monocromático, de frequência f, seria constituído por partículas, posteriormente denominadas fótons

3. Função Trabalho

   • Essa ideia de poço de potencial gravitacional, como aquele gerado pela Terra, vem do fato de que o metal atrai o elétron para si, assim como a gravidade terrestre atrai um corpo.
   • Vale destacar que um aumento na intensidade de luz incidente na placa aumenta a quantidade de elétrons arrancados. Porém, se a luz incidente não possuir frequ- ência mínima necessária, mesmo com alta intensidade de luz, o efeito fotoelétrico não será verificado.

4. A Dualidade Onda-Partícula

   • Assumir que a luz é uma radiação eletromagnética nos leva imediatamente ao conceito de luz como uma onda que se propaga tanto no vácuo como em meios materiais.
   • Esse comportamento da luz foi denominado dualidade onda-partícula e, segundo o princípio da complementaridade de Niels Henrick David Bohr (1885-1962), tais comportamentos não podem ser observados simultaneamente, pois são complementares.

5. Comprimento de Onda Segundo De Broglie

   • De Broglie considerava que partículas com massa também apresentariam proprie- dades ondulatórias e, portanto, um comprimento de onda característico, que é deter- minado pela sua quantidade de movimento.
   • Com a sua hipótese, De Broglie conseguiu uma forma simples para explicar a quan- tização dos níveis de energia do modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio.

6. O Princípio da Incerteza de Heisenberg

   • Heisenberg descobriu que, em escala microscópica, a natureza impõe restrições à nossa capacidade de observação e enunciou o princípio da incerteza, que afirma ser impossível medir, simultaneamente e com precisão, a posição e velocidade de uma partícula.
   • Em 1935, Schrödinger propôs um experimento que ficou conhecido como “o gato de Schrödinger”, onde procurou mostrar que a teoria quântica era limitada ao mundo do infinitamente pequeno.