FÍSICA QUÂNTICA PARA PRINCIPIANTES 3 - O fóton

Olá esse vídeo que você está assistindo agora foi gravado com uma câmera digital se você usa uma câmera digital no seu dia a dia seja para gravar vídeo seja para tirar fotos você tá usando uma tecnologia que é baseada no conceito da física quântica o conceito de fóton e é sobre isso que a gente vai falar nessa aula é Física Quântica a gente viu o problema da radiação de corpo negro se você não assistiu essa última aula vou deixar o Card aqui é importante você assistir para você contextualizar Em que momento histórico né Em que

momento da física instala o Planck resolveu o problema da radiação de corpo negro propondo que a radiação de corpo negro ela é metida não continuamente como a física clássica previa porque ele considerou a radiação de corpo negro como sendo partículas carregadas que oscilam liberam uma onda e a física clássica previa que essa onda uma onda eletromagnética e ela transmite sua energia continuamente e já era de se esperar porém essa previsão clássica não dava certo quando você ia para o laboratório o Planck resolveu esse problema propondo uma equação matemática que ao invés de considerar que a

onda transmite sua energia continuamente ela transmitiria a sua energia discretamente ou seja na forma de impulsos energia de pacotinhos de energia ou Planck equacionou e a previsão do clã que dava certo em laboratório porém o plano que nunca arriscou dizer se aquela solução dele tinha um significado físico quer dizer o que que significa um esses pacotinhos de energia Ou se era apenas uma solução matemática isso aconteceu em 1900 e durante cinco anos essa questão não foi resolvida quer dizer a questão do significado daquela energia ser emitido em pacotinhos Até que em 1905 nos jovem físico

alemão chamado Albert Einstein que na época trabalhava no escritório de patentes na Suíça ao rei o problema usando a mesma ideia do clã que ele vai dar um significado físico porque o plano que tinha proposto lá em 1960 a gente vai falar agora de um fenômeno chamado efeito fotoelétrico e este fenômeno foi fundamental porque foi ao resolver e ao explicar esse fenômeno que o assistem propôs a existência do fortão né que a gente vai ter que entender o que que é o efeito fotoelétrico perdi entender o que que o as tem pensou e a partir

daí ele revolucionou outro da física e foi aí que nasceu oficialmente a física quântica então em 1839 o físico francês Antoine Henri becquerel ele observou um fenômeno curioso que na época a física da época de 1839 não conseguia resolver que eles não tinham clareza ainda não quero elétron-elétron ainda não tinha sido descoberto em e também as equações de Maxwell não tinham sido formuladas o baque réu ele descobriu que quando você incide luz numa pa e parece eletricidade nessa placa metálica mas como a física daquela época Ainda não conseguia dar conta desse fenômeno esse fenômeno não

foi devidamente explorado Até que em 1887 o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz ele me Hertz nome desse físico é que vai dar também origem a unidade de frequência pentia Falou tanto em tanto as aulas né frequência de uma onda é medida em Hertz em homenagem a este físico mano de 1887 o resto estava trabalhando Para comprovar experimentalmente as equações de Maxwell ou seja para descobrir laboratório essas ondas eletromagnéticas e para bater Os experimentos com as equações de Maxwell ele foi muito bem sucedido o restos foi um dos físicos que confirmaram a teoria de Maxwell e

a teoria eletromagnética da luz trabalhando ali né para confirmar as equações de Maxwell e Hertz ele observou uma coisa então a trabalhando com uma equipe né claro ele não estava trabalhando sozinho ele é que e descobriram uma coisa na verdade não descobriram quem descobriu isso foi o beck réu mas o Hertz como ele tava trabalhando com radiações ele também observou a mesma coisa que o Beckham eu tinha observado quando uma radiação a luz por exemplo Tatiana uma superfície metálica ela fazia aparecer eletricidade nessa superfície metálica como ensinar o foco do trabalho do Hertz ele prestou

atenção nisso achou esse interessante só que ele deixou isso para o assistente dele explorar esse fenômeno de uma forma mais aprofundada a Só um detalhe no ano que o Hertz observou esse fenômeno que inclusive veio a ser chamado de fenômeno Hertz ou fenômeno fotoelétrico ele é muito mais conhecido como o fenômeno fortelek no ano de 1887 o elétron ainda não tinha sido descoberto somente um ano depois é que o físico britânico chamado Joseph Thomson vai descobrir o elétron e o Régis associou o fenômeno dele né o fenômeno fotoelétrico não fenômeno dele mas o fenômeno que

ele está com mais profundidade ao fato dessas placas metálicas quando elas eram atingidas pela radiação elas e já estavam lá e começa a eletricidade que aparecia nas placas metálicas é porque Ao serem atingidas por radiação essa radiação fazer com que a placa desprendesse elétrons dela como que o Harry observou esse fenômeno como ele explicou radiação carrega energia essa energia transferida pelo elétron com elétron Salta da placa essa eletricidade que ele observava mas tinha um problema aí vou falar para o senhor tudo bem A bom dia à professora a gente pode verificar o efeito fotoelétrico nosso

dia a dia avó pergunta o fenômeno fotoelétrico que o resto observou ele ocorre no nosso dia-a-dia o tempo todo ele é usado em tecnologias como eu falei no começo do vídeo de câmeras digitais por exemplo tecnologias de obtenção de energia né como células fotovoltaicas Mas você pode observar o efeito fotoelétrico de uma determinada forma aí se você tem algum móvel na sua casa alguma coisa na sua casa que fica te amo demais janela por exemplo que fica exposto ao Sol durante muitas horas por dia durante um tempo muito grande pode perceber que esse móvel esse

objeto ele passa a ficar desbotado ele começa a ficar com tempo né com o passar do tempo ele começa a ficar desbotado a radiação solar arrancar-lhe elétrons né da sua daquele imóvel daquele objeto e com o tempo vai desbotando vai estressando aquele material daquele objeto ele vai ficando quebradiço certa época dava conta desse fenômeno porque ele já sabia que era o elétron né ele já sabia que a luz é uma onda eletromagnética EA onda carrega energia e já conhecia o princípio da conservação de energia Então como que eles pensavam naquela época corretamente né a luz

carrega energia transmite energia para essa placa essa energia adiante da luz é convertida em energia cinética do Eletro primeiro tem que ter uma parte dessa energia para arrancar o elétron da placa e depois o que sobra da e faz com que o elétron sai numa determinada velocidade numa determinada energia cinética até aí é física da época a física clássica dava conta muito bem explicar o fenômeno só que um assistente do Hertz foi estudar esse fenômeno com mais profundidade e ele começou a usar a luz monocromática incide no nessa placa metálica para ver o que acontecia

Porque a luz monocromática é luxo com uma frequência bem determinada né ou seja luz vermelha com uma frequência exata ali do vermelho ele jogava nos vermelha Depois jogava luz amarela depois de jogar a luz azul luz Violeta luz ultra-violeta que começou a perceber que de acordo com a frequência da onda que esse dia na placa o comportamento dos elétrons modificavam ele verificou que seria esse disse luz vermelha na placa nenhum elétron pulava da placa não importava o quanto tempo aquela luz vermelha ficar sem seguindo a luz vermelha não era capaz de arrancar elétrons aquela placa

agora silêncio disse Por exemplo luz verde logo que nesse dia luz verde e não importava o Inter eu já começava a sair elétrons daquela placa né só que com pouca energia os elétrons saltavam mas saltavam devagarzinho digamos assim né se ele aumentasse a frequência lá da onda e se diz por exemplo uma luz Violeta logo que ele se disse não demorava nem um tempo os elétrons começa a avançar ou tá aí já com mais energia e se ele e se disse luz ultravioleta ou radiação ultra-violeta os elétrons saltavam também sem nenhum intervalo de tempo e

com muito mais energia Isso é um problema para a física clássica porque se a onda transmite energia continuamente qualquer frequência de onda deveria ser capaz de arrancar elétrons da placa para estava você deixar um tempo suficiente para aquela energia que vem continuamente arrancar aquele elétron mas o que eles verificavam ele não consegui explicar por que por exemplo que a luz vermelha não consegui arrancar elétrico da placa não importa o tempo que você deixasse a luz incidindo nenhum elétron pulava da placa a física clássica não conseguia explicar este fenômeno é sério é isso e o físico

alemão chamado Albert Einstein eu acho que você já ouviram falar nele né eu vou deixar aqui na descrição do vídeo o link para esta aula que eu tô dando ela tem um texto escrito basta clicar no link aí e nesse link vai falar um pouco sobre a vida do Einstein o Einstein se debruçou sobre esse problema do efeito fotoelétrico ele tinha plena consciência que a física clássica não dava conta de explicar porque algumas frequências arrancavam elétrons da placa e outras aí [Música] e a indícios históricos que o Einstein teve contato com o trabalho do Planck

da radiação do corpo negro o item chegou a ler o trabalho do Planck que foi publicado E aí o aí teve uma ideia genial simples e genial Lembrando que nessa época ele era um jovem físico que na verdade trabalhava no escritório de patentes ele era totalmente desconhecido mas ele leu o trabalho do Planck que dizia que a radiação de um corpo negro ela é metida hein valores discretos E aí ele pensou assim para porque são radiação se isso vale para radiação de corpo negro Então deve valer para qualquer radiação certo deve valer para luz deve

valer para ultravioleta ele pegou essa equação do plano que que a gente estudou na aula passada que a energia da radiação do corpo negro é são múltiplos da constante de Planck multiplicada pela frequência daquela onda e aplicou para resolver o problema do efeito fotoelétrico e resolver o problema perfeitamente ou seja quanto maior a frequência da onda maior energia Ela carrega ao mesmo tempo essa equação diz que essa energia ela Oi gente dá continuamente Mas ela é transmitida impulsos em pacotinhos e vai ser simplesmente pegou e isso e penso assim eu vou aplicar isso para luz

o aplicar isso pela ultra-violeta aplicar isso ele consegue resolver matematicamente de forma perfeita o efeito fotoelétrico se vocês olharem aqui no espectro eletromagnético que a gente já estudou muito né a frequência da radiação vermelha é menor do que a frequência por exemplo da radiação Violeta utilizando a equação do Planck a gente vê que a luz vermelha ou seja a onda de luz vermelha carrega menos energia do que a onda de luz Violeta porque a frequência é menor EA energia depende da frequência isso explicaria Por que que a luz vermelha por exemplo não conseguem arrancar elétrons

de uma placa como ela terminou de energia ela Transmite uma quantidade menor de energia só que isso aí não explicava completamente que isso não explicava o tempo ela Transmite uma quantidade menor de energia mas com o tempo aquela energia poderia ser acumular eletropolar ia aí vem a hipótese do ar Esta é a em quais defensor o seguinte olha se a luz transmite energia não de forma contínua Como Uma Onda deveria transmitir mais de forma discreta como pacotinhos a luz é um pacotinho ela é uma coisa é um grão não é uma partícula e seu pensa

que a luz é formada por grãos por copos que são esses pacotinhos que o plano que tinha previsto mas caiu em dar um significado para ele se esse pacote tiver pouca energia na hora que ele bater ali no elétron ele não vai ter energia suficiente para arrancar um elétron Mas vai demorar né até que outro pacotinho bater então ele fez uma analogia do efeito fotoelétrico como colisões um jogo de bilhar por exemplo uma bolinha bate na outra se a bolinha que bateu não tiver energia suficiente para tirar outra bolinha da mesa de bilhar por exemplo

ela simplesmente não vai sair é diferente de você tem se a luz Como Uma Onda o asta então começa a pensar luz e propor a luz como sendo uma partícula ele chama essa partícula de Quantum GO o quanto em latim significaria a menor quantidade de qualquer coisa então Ele vai chamar as partículas de luz de quanto existe um equívoco que eu já vi em diversos livros de física dizendo que mais tem o J Lavra foto para descrever essas partículas de luz deixa eu não procede historicamente a gente vai ver mais para frente que a palavra

foto vai surgir mais de 20 anos depois o Einstein ele usa a palavra quanto para descrever esse pacotinho de energia e seria a partir de agora uma partícula de luz então a gente tem passa a dizer a descrever a luz como sendo formada por partículas por grãos né Por pequenas bolinhas que carregam essa energia ao propor esse pode se vai se resolver problema do efeito fotoelétrico E além disso ele explica a solução do Planck para a radiação de corpo negro Professor agora me deu um nó na cabeça e então o as tem Ele propôs que

a luz era a partícula certo só que ele usou a equação do Planck que dizia que a energia É depende da frequência mas partícula não tem frequência né quem tem frequência onda e partícula é uma coisa onde é outra coisa meu não entende por senhor excelente a sua pergunta né westen público esse resultado dele essa hipótese dele que a luz seria formada por partículas de energia pura que ele chamou de quanto plural quanta detalhe é aí que nasce a física quântica essa denominação física quântica nasceu justamente deste trabalho de uma existem do quanto na seria

física do quanto a física que se dá em quantidades discretas e não continuamente digamos assim isso incomodou bastante os físicos da época que não aceitaram essa solução do Einstein né eles essa solução do aí você vai demorar muitos anos para ser aceita os filhos que você rejeitaram essa solução eles pensaram o seguinte hora mas como que pode uma partícula texto energia associado a uma frequência Olha uma partícula ou ela é uma onda quem tem frequência onda e partícula não tem frequência as para e são uma quantidade de matéria concentrada ali no espaço elas não tem

uma frequência Além disso as equações de Maxwell né e os trabalhos do Hertz que descobriu as ondas eletromagnéticas davam muita força para interpretação de que a luz era uma onda E aí chega esse a gente tem com 25 anos propondo Espera aí a luz de uma onda é um Quantum de energia é uma partícula né Ela é formada de um monte de corpinhos é um monte de quanto de energia é esse cara aí tá viajando na maionese Tá errado essa interpretação vocês não aceitaram a ideia do ar sem logo de mediar E aí tem uma

história interessante que eu quero contar para vocês mas não utiliza no trabalho dele da resolução do efeito fotoelétrico a palavra foto tão nenhum momento essa palavra foto não vai surgir somente em 1926 21 anos depois que o assistem propõe o quanto mais tem usa a denominação quanto para classificar essas partículas de a obra foto vem do grego né que é forte é luz e ontem a unidade então palavra foto ela voltava excelente a palavra que ficou hoje quando a gente se refere essas partículas de luz a gente fala em fotos que significaria aí unidade de

luz né que são essas partículas de luz mais é quais têm não usou essa denominação ela aparece muitos anos depois uma partícula pode ter uma frequência isso era uma coisa muito esquisita para época como até hoje Essa foi a primeira esquisitice digamos assim da física quântica mas ontem muito mais esquisitices daqui para frente e se incomodou muita gente isso deu origem a um problema chamado dualidade onda-partícula É sobre esse problema que a gente vai falar na próxima aula abre senhor quero assistir até a próxima aula para saber como que eles resolvem esse problema aí de

que é uma partícula é uma onda ou percebi que você tá prestando bastante atenção na aula hein parabéns hein é muito obrigado e até a próxima aula