Natureza Dual da Natureza Dual da MatériaMatéria
Experimentos de Física Quântica – LAB1
Difração
Interferência
Comportamento Ondulatório
Comportamento Corpuscular
trajetórias
colisões
Luz: Dualidade Onda-PartículaLuz: Dualidade Onda-Partícula
Natureza Ondulatória
Difração Interferência
“ There are therefore now two theories of light, both indispensable, and … without any logical connection.”
(Einstein 1924)
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.
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 dede Broglie da matéria:
λ = h/p
Comprimento de Onda de de Broglie
Ex 1: Bola de futebol com m = 2,0 kg, v=10 m/s
m10 3,3m/s)kg)(10(2,0
J·s106,6 35--34
mv
h
p
hmuito
pequeno!!!
regime daóptica física
~ b
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
m10 3,3m/s)kg)(10(2,0
J·s106,6 35--34
mv
h
p
h
m10 1,22
10-mT
h
p
h
muito pequeno!!!
distânciasinteratômicas!!!
Davisson e Germer (1927), Thomson (1927)
Difração de elétrons
C. J. Davisson G. P. Thomson
1924 Post. de de Broglie
1927 exp. de Davisson,
Germer, exp. de Thomson
1929 Nobel p/ de Broglie
1937 Nobel p/ Davisson,
Thomson
O experimento de Davisson e Germer
1927 – Davisson and Germer: difração de um feixe de elétrons por um cristal de níquel
O experimento de Davisson e Germer
O experimento de Thomson
Experimento de Difração de Elétrons
Experimento de Difração de Elétrons
Experimento de Difração de Elétrons
Interferência de fenda duplaFenda dupla com luz - T.Young 1801
Interferência de fenda dupla
Maior dFendas
afastadas
Máximos próximos
Menor dFendas
próximas
Máximos distantes
www.phy.ntnu.edu.tw/java/doubleSlit/doubleSlit.html
Pla
ne w
ave
d
d
d = distância entre fendas
Onda incidente
Inten
sidad
e n
a tela
2 where sincos
dI
(path length difference) Maxim sin: a dn diferença de caminho
Interferência de fenda dupla
Experimento de fenda dupla: com corpos
Experimento de fenda dupla: elétrons
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)
Dualidade Onda-Partícula
Princípio de Complementaridade
Experimento Gedanken
Experimento Gedanken
Experimento Gedanken
Larger aSlits
farther
Maxima closer
Smaller aSlits closer
Maxima farther
Experimento de fenda única
http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/ipmj/java/slitdiffr/index.htmlhttp://www.lightlink.com/sergey/java/java/slitdiffr/index.html
Experimento Gedanken
Experimento de Difração de Elétrons
Princípio da Incerteza
Modelos AtômicosModelos Atômicos
(path length difference)Minima sin: n a
a = slit width
Fenda Única
a
Onda
incidente
where sin
2sin
a
I
Experimento de fenda única