MECÂNICA QUÂNTICA (PARTE 4)

Matéria e Radiação

Aulas: 33,34,35 e 36

Prof. Msc. Charles Guidotti

07/2014

Einstein usando a ideia de Planck (1900), mostrou que a energia de

um feixe de luz era concentrada em pequenos pacotes de energia,

denominados fótons.

Na absorção de um fóton A energia ℎ𝑓 do fóton é transferida da luz para o átomo.

Na emissão de um fóton A energia ℎ𝑓 do átomo é transferida para a luz.

Evento de absorção

(Aniquilação de um fóton)

Evento de emissão

(Criação de um fóton)

Explicação “clássica”:Luz: onda eletromagnética

• Campo elétrico exerce uma força sobre os

elétrons: oscilação com a mesma frequência

da onda EM

• Quando a amplitude das oscilações

ultrapassar um certo valor, o elétron é

arrancado.

• Energia cinética dos elétrons deve aumentar

com o aumento da intensidade da luz.

• Energia cinética dos elétrons não deve

depender da frequência da luz.

Ao diminuir a intensidade, os elétrons seriam ejetados

com velocidade menor.

Ao diminuir a intensidade, os elétrons são ejetados na

mesma velocidade só que em um numero menor.

• Para qualquer intensidade, elétrons são

arrancados (não há intensidade de corte)

• Aumento na intensidade aumento na

corrente (# de elétrons)

• Energia cinética dos elétrons depende da

frequência da luz (linearmente)

𝐸 > ∅

Interação fóton-matéria: transferência de

energia + transferência de momento

(colisão!!!)

Efeito Compton

A luz como uma onda de probabilidade

• Luz é emitida e absorvida em quantidades discretas fóton! (F.

Quântica)

• Luz sofre difração onda! (F. Clássica)

Dualidade onda–partícula

Para compreender melhor: Experimento da dupla fenda

Mistério da Física é o comportamento da luz

1) O que é a Teoria dos Quanta de Luz?

2) Uma lâmpada ultravioleta emite luz com umcomprimento de onda de 400 nm, com uma potência de400 W. Uma lâmpada infravermelha emite luz com umcomprimento de onda de 700 nm, também com umapotência de 400 W. (a) Qual das duas lâmpadas emitemais fótons por segundo? (b) Quantos fótons porsegundo emite esta lâmpada?

3) Por que a radiação de micro-ondas não pode danificar as moléculas das células vivas como podem fazer as radiações ultravioletas e raios X?

4) Uma luz mais brilhante ejetará mais elétrons de uma superfície fotossensível do que uma luz mais fraca de mesma frequência?

5) Uma luz de alta frequência ejetará um maior número de elétrons do que uma luz de baixa frequência?

6) O que é o efeito fotoelétrico? Qual é a condição para

ocorrer tal efeito?

7) De acordo com a teoria Clássica (luz como onda), qual

seria a explicação para o efeito fotoelétrico?

8) Um feixe luminoso incide na superfície de uma placa de

sódio, produzindo uma emissão fotoelétrica. Mostre que o

comprimento de onda da luz incidente pode ser dado por

𝜆 =ℎ𝑐

𝑒𝑉0+𝛷

9) Se os elétrons se comportassem apenas como

partículas, que padrão você esperaria que aparecesse

sobre a tela após elétrons terem atravessado a fenda

dupla?

10) O que representa a função de onda?