É tempo de Agir, nesta disciplina de introdução à pesquisa em Física, miminstrada pelo professor Rafael, no curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, estamos fazendo uma pesquisa de como introduzir a Física Moderna no ensino médio.
Em síntese, os eventos que culminaram com a criação da Mecânica Quântica (MQ) foram os seguintes:
1900-Planck. Hipótese quântica da radiação do corpo negro.
1905- Einstein. Efeito foto-elétrico.
1913-Bohr-Teoria Quântica do espectro do átomo de hidrogênio.
1922- Compton. Espalhamento de fótons ao se chocar com elétrons.
1925- Pauli. Princípio de exclusão para férmions.
1924- Louis De Broglie. Hipótese de ondas de matéria.
1926-Schrödinger. Equação de onda para a partícula de De Broglie.
1927- Heisenberg. Relação de incerteza para os operadores de posição e momento linear.
1927- Davison e Germer. Experimento sobre as propriedades ondulatória de elétrons.
1927- Max Born. Interpretação física da onda de matéria de Louis De Broglie(1925). R. de Lima Rodrigues, Revista Brasileira do Ensino de Física, março de 1997.
Enquanto a Física clássica é uma teoria determinista completa, para descrever os fenômenos da Natureza visto a olho nu, a mecância quântica é uma teoria probabilística em aberto, que governa o mundo invisível das moléculas, átomos, elétron, próton s e Newton.
A física clássica é tudo aquilo que aconteceu até 1900: cinemática de Galileu, as leis de Newton-1667, eletromagnetismo de Maxwell-1865, etc. Após 1900, as teorias Físicas existentes pertencem a Física moderna(Mecânica quântica, relatividade especial, relatividade geral, quantização dos campos, etc.
https://youtu.be/QXTQioVHQQQ?si=CYikwdCe7b0Ij-Dp
Veja um vídeo tendo questões do ENEM sobre ondas eletromagnéticas. Refazer as questões sobre a onda de matéria de De Broglie,
Refazer a seguinte questão de onda eletromagnética e concluir..
De Broglie propôs, em sua tese de doutorado, em 1923, que assim como a Luz se propagando se comporta como uma onda e quando interage com a matéria se comporta como se fosse composta de partícula(Fóton), uma partícula poderia ter um comprimento de onda, dado por
λ=h/p,
sendo h a constante de Plao produto da massa vezes a velocidade, denominado de momento linear ou quantidade de movimento.
Em síntese a ideia de De Broglie foi a seguinte. Assim como existe a dualidade onda-partícula para a Luz, na Natureza pode existir uma partícula com as propriedade de interferência e difração, tendo um comprimento de onda igual a constante de Planck(h) dividida pelo momento linear (p=mv).
Lembre-se de que as propriedades que distingue a onda de partícula são as seguintes: interferência e difração,
Refazer as Questões de Ondas abaixo.
Questão 86, sobre onda sonora. ENEM 2016
Questão 51, sobre ondas eletromagnética. ENEM 2016
Nesse experimento para verificar a natureza ondulatória da radiação de um micro-ondas, anotou-se a frequência de operação de um forno de micro-ondas e, em seguida, retirou-se sua plataforma giratória. no seu lugar foi colocado uma travessa refratária com uma camada de grossa de manteiga. Depois disso, o forno foi ligado por alguns segundos. Ao se retirar a travessa refratária do forno, observou-se que havia 3 pontos de manteiga derretida alinhadas sobre toda a travessa. Parte da onda estacionária gerada dentro do forno é ilustrada n figura. De acordo com a figura, que posições correspondem a dois pontos consecutivos de manteiga derretida?
a) I e III. b) I e V. c) II e III. d)II e IV. d) II e V
Solução
Os pontos na manteiga derretida ocorrem nos pontos de interferências construtivas das ondas estacionárias dentro do forno de micro-ondas, proporcionando um ganho de amplitude e intensidade. Neste momento, ocorrerá uma transferência de energia à manteiga. Neste caso, vemos três regiões de interferência construtiva, I, III e V. Portanto, os dois pontos consecutivos de manteiga derretida são I e III. Resposta item a) .
Questão 86, sobre onda eletromagnética. ENEM 2015.
Solução
Nesta questão usamos a equação fundamental da onda, v=λf, com v sendo a velocidade da onda, λ o comprimento de onda e f a frequência.
Utilizando o valor de v, como sendo a velocidade da luz no vácuo, v=c=300.000km/s, na faixa de radiação ultravioleta UV-B, podemos calcular os valores de comprimento de onda mínimo e máximo.
Frequência máxima: f_máx=1,03x 1015Hz e Frequência mínima: f_mín=9,34x 1014Hz
Como as frequências estão em Hz(hertz), transformando a velocidade da luz para o SI, ou seja,
c=300.000km/s=3x105x103m/s= 3x108m/s
λ_mín=c/f_máximo =(3x108)/1,03x 1015=(3/1,03)x108x10-15=2,91x10-7
=291x10-9m=291nm
Pois, 1nm =10-9m.
Analogamente, obtemos:
λ_máx=c/f_mínimo =(3x108)/9,34x 1014=321nm.
Portanto, o espectro de absorção ocorre entre os comprimentos de onda
λ_mínimo=291nm e λ_máximo=321nm. Neste caso, a resposta é o item b.
Função de onda senoidal
Considere uma onda se propagando em uma dimensão, ou seja,
u(x,t)=Asen(kx-ωt),
representa uma onda senoidal se propagando para a direita, com A sendo a amplitude da onda, o comprimento de onda e o vetor-número de onda estão relacionado por, λ=2𝜋/k. Nesta aula, usando a equação de onda unidimensional, demonstramos que velocidade da onda é v=ω/k.
Lembre-se que v=λ/T, sendo T o período da onda. A frequência é o inverso do período f=1/T.
(UECE/2017) Considere um forno micro-ondas que opera na frequência de 2,45 GHz. O aparelho produz ondas eletromagnéticas estacionárias no interior do forno. A distância de meio comprimento de onda, em cm, entre nodos do campo elétrico é, aproximadamente
A) 2,45
B) 12
C) 6
D) 4,9
Resolução:
Uma equação de grande uso na ondulatória é
V = λ. f , onde V = velocidade da onda eletromagnética (3 x 108 m/s)
Um cuidado: a frequência está em GHz e deverá ser usada em Hz (basta multiplicar por 109).
Então:
3 x 108 = λ . 2,45 x 109 (em Hz)
λ = 3 x 108/ 2,45 x 109
λ ≅1,22 x 10-1 m
λ ≅ 0,122 m
Complete.
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