A DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA (Física quântica para principiantes 4)

Olá sejam muito bem vindos a nossa quarta aula de física quântica para principiantes você não está acompanhando as aulas anteriores eu vou deixar o Card da última aula aqui a gente viu que o a gente tem propôs que a luz não só luz né todas essas de ações eletromagnéticas eram compostas por partículas ele chegou essas partículas de quanta no plural singular quanto né que anos depois essas partículas vieram a ser chamadas de fotos e isso resolvi ao problema do efeito fotoelétrico porém esta ideia não foi aceita de imediato primeiro porque você não tinha nenhuma comprovação

experimental definitiva da existência desses fotos é importante lembrar que até então a luz e as radiações eram muito bem descritas como sendo ondas eletromagnéticas você tinha as equações de Maxwell e Os experimentos do Hertz eles demonstravam com bastante certeza que a luz era uma onda aí mais tem vem e propõe que a luz não não é uma onda é uma partícula e se incomodou bastante os físicos na E além disso a proposta do Alex tem tinha uma esquisitice particular a energia dessas partículas de luz que ele chamou de quanto um a gente tá chamando de

foto dependia da frequência da onda olha como que uma partícula pode ter uma frequência quem tem frequência onda e [Música] a onda de partículas são coisas muito diferentes uma partícula Quando você pensa numa partícula Você fez o quê numa bolinha né de uma coisa que tem uma posição no espaço que a gente fala em partícula vem a ideia de uma coisa que tem uma posição bem determinada no espaço que tem uma trajetória quando duas partículas se encontram o que que acontece elas batem nelas podem transferir quantidade de movimento e transferir energia uma para outra só

que elas por exemplo não se anulam elas bata elas podem continuar o movimento uma para outra continua enfim isso são partículas gente conhece bem a física das partículas pelas leis de Newton agora a Onda Diferente de partícula primeiro a onda não tem uma localização no espaço onde ela é espalhada no espaço quando duas ondas se encontram elas sofrem interferência não é como se fossem duas partículas que se encontram e elas batem e vão cada uma para um lado enfim em várias coisas mas quando duas ondas se encontram elas vão interferir uma nas outras elas podem

se destruir elas podem se reforçar e depois de se encontrar elas continuar lei seu caminho tem um vídeo que eu falo dessas características da onda vou deixar o Card aqui Além do mais a onda sofre um fenômeno chamado de fração a difração é quando a onda encontra um obstáculo ela de fraca né ela se espalha digamos assim isso não ocorre com partículas né se a partir que eu encontro obstáculo atravessa né pela fenda e continua sendo uma partícula não se espalhou encontrar um obstáculo né a onda já se espalha E além disso a onda interfere

ela sofre os fenômenos de interferência coisa que a partícula não sofre Então ontem partículas são ideias bastante diferentes e aí a proposta do ar de uma partícula cuja energia Depende de uma frequência que é uma característica de onda sou estranho demais e os físicos não aceitaram imediatamente na só que era a única E aí você resolveu o problema do efeito fotoelétrico e em 1914 um físico estadunidense chamado Robert millikan ele comprova então experimentalmente que a lei já está em Prefeito fotoelétrico estava correta e o mais interessante é que o millikan comprovou a lei de Einstein

para o efeito fotoelétrico mas o próprio militar admitiu numa entrevista que na verdade a intenção dele era provar que mais tentava errado só que ele na verdade faz o oposto ele prova que mais tem estava certo ele reforça a ideia do fóton faz com que o assistem ganha o prêmio Nobel em 1921 justamente pelo seu trabalho sobre o efeito fotoelétrico e é mas a comprovação mais dramática e mais forte inegável da existência do foto não veio um ano depois do Einstein ganhou o Prémio Nobel em 1922 e quem fez essa comprovação foi um físico chamado

Arthur compton é E como tu tava trabalhando as interações da radiação com a matéria e no experimento que ele tava incidindo raio-x numa mostra de grafite ele percebeu o seguinte ele jogava o raio x na mostra de grafite ele perceber que o raio x era espalhado por essa mostra de grafite até aí tudo bem né só que quando ele mídia a frequência desse raio-x espalhados pela mostra de grafite ele percebia que esse raio-x que era espalhado ele tinha sempre uma frequência menor do que o raio X que esse dia na mostra de grafite sempre menor

ele achou isso muito esquisito ele resolveu pegar a equação de Einstein do efeito fotoelétrico e ao aplicar-se a equação de Einstein do fóton da energia do fóton ele conseguiu explicar por que que a frequência da radiação espalhada era sempre menor conforme a adiação o raio x batia naquela mostra de Grafite Ela liberar elétrons e o raio x era espalhado com uma frequência menor do que aquele que em si Dil então ele explicou da seguinte forma você tem os fotos de raio x nós estamos batem transfere uma parte da sua energia para o elétron quer dizer

aquela energia eu foto é transferida para um elétron elétrons ai com uma certa velocidade a lei Ele mediu esse elétron com essa velocidade Lógico que o fortão ao transferir energia ele perde energia porque a energia se conserva então ele usou a lei da conservação de energia conforme o faltam de raio-x perde energia quer dizer ele transfere uma parte da sua energia para aquele elétron que é ejetado ele volta como energia menor como energia depende da frequência então ele volta com uma frequência menor E como tão fez o cálculo da energia cinética do elétron que pulava

e a energia do fóton que era espalhado ele viu que a energia cinética do elétron que pulava ali daquela mostra Era exatamente igual a diferença de energia do fóton ou seja o fóton transferir aquela energia para o elétron EA energia se conservava isso comprovava de uma forma muito forte a hipótese do foto não tinha mais como negar a existência do foto você tinha transferência de energia mas como se as partículas tente pensar se a luz como onda eletromagnética né que seria absorvida e Rê emitida por aquela mostra de carbono a deveria ser remetida com a

mesma frequência e não com frequências menores o fato dela ser espalhada com frequências menores comprova que aquele foto de energia se chocou como se fosse exatamente como se fosse duas bolinhas em mesa de uma mesa de bilhar de chocolate com os elétrons e voltou com uma energia menor e essa energia que ele perdeu de transferiu para o elétron que pulou só que eu contam ele foi mais fundo ainda ele pensou assim você energia se conserva então a quantidade de movimento também se conserva E aí tá uma ideia estranha demais que quem tem quantidade de movimento

são partículas onda Não tem quantidade de movimento só que eu compro então só podia explicar o espalhamento compton pensando a radiação como partícula e não como onda esse radiação é partícula se ela é foto então tem que conservar energia e tem que conservar a quantidade de movimento mas se o faltou não tem massa e pode ter quantidades movimento eu lembro na sua aula mesmo que você explicou para gente que a quantidade de movimento é a massa multiplicada pela velocidade né como que uma coisa que não tem massa pode ter qualidade de movimento Professor aí garoto

Tá esperto hein realmente a quantidade de movimento Ela depende da massa a gente sabe que a quantidade de movimento é a massa multiplicada pela velocidade só que o próprio Einstein quando o pro pois eu falta um propósito que faltam não tinha mas eu posso uma partículas sem massa e só que eu contam de uma forma muito habilidosa ele vai usar as duas equações propostas pelo Einstein a equação é igual a Mc ao quadrado eu não vou falar muito dela nessa aula a gente vai falar dessa equação em aulas posteriores e a equação da energia do

fóton e ao usar essas equações ele dedos a massa do fóton quer dizer ele diz o seguinte o faltam tem uma massa assim o que acontece é que o foto não existe repouso então faltam não tem uma massa se ele tiver em repouso só que não existe faltam em repouso Então essa massa do fóton é uma massa relativística que aí é aquele coração é igual a Mc ao quadrado e E se o fóton tem uma massa associada então ele tem uma quantidade de movimento e eu contam vai laboratório hemed essa quantidade de movimento e ele

percebe que acordar de movimento do fóton quando ele se choca com um elétron ela também se conserva estava comprovado aí de forma Cabal a existência do fóton e a característica corpuscular da Luz o o choque isso ainda não resolveu o problema como eu posso ter uma partícula cuja energia e cuja massa Depende de características ondulatórias abençoe eu não podia simplesmente então mudar de paradigma a luz Deixa de ser uma onda e passa a ser uma partícula e Problema resolvido olha muito bem falando em Paradigma e tudo mais né mas assim não era tão simples assim

porque as características vamos lá toria das radiações também não podiam ser negadas radiação ela sofre difração radiação a luz sofre interferência Então ela tinha características ondulatórias tão fortes tanto experimentalmente quanto Teoricamente que não tinha como você negar peça de ações que a luz eram ondas eletromagnéticas agora entre a parte filosófica da coisa né Em 1927 um físico dinamarquês chamado News Bora a gente vai voltar a falar sobre ele em outras aulas que ele foi importantíssimo para o desenvolvimento da Ah tá quando ele propõe Em 1927 um princípio para tentar conciliar essa ideia é tão estranha

de você tem entidades que se comporta Ora como onda Ora como partícula né que são coisas contraditórias ele propõe o princípio da complementaridade Como que o Bora inicia né a resolução desse problema da dualidade onda-partícula ele vai trazer uma ideia que é mais filosófica do que física né ele vai trazer aí para discussão a questão semiótica né a gente não pode nunca vai conseguir ter uma compreensão total do que a realidade ele vai entender a física como todas as formas do ser humano de compreender o mundo como sendo mediado pela linguagem né que você faz

experimentos você pensa que ele experimentos e você propõe modelos para explicar aquela coisa que você tá estudando o Bora vai dizer assim espera aí esses modelos são construções humanas nós construímos esses modelos a nature É verdade ela não tá nem aí para esses modelos aí ela é o que ela é acontece que em alguns casos esses modelos podem ser incompletas porque eles têm mais a ver na verdade emissão a nossa relação que a gente tem comum do mediado pela linguagem pela nossa compreensão do mundo então o baú vai falar assim a luz não é nem

onda nem partícula a gente entende a luz Ora como onda Ora como partícula pra gente ter uma compreensão um pouco mais amplificada do que a luz as radiações a gente tem que entender que é onda em partícula elas não são entidades que se excluem mas ela se complementam daí o princípio da complementaridade por quê Porque eu preciso dessas duas ideias para construir a ideia de luz então a luz ela não é nem onda em partícula eu descrevo a luz Ora como onda Ora como partícula eu uso essas duas representações que são construções humanas para gente

conseguir compreender uma coisa que é a natureza que a gente só consegue compreender pela nossa linguagem Além do mais no nosso mundo macroscópico e não tem nada correspondente a uma coisa que seja onde e partícula ao mesmo tempo né por isso que a gente queria uma representação de onda uma representação de partículas agora para entender esse ente complexo que a luz a gente lança mão dessas duas representações agora que que o bar fala ele fala assim o princípio da complementaridade quando eu estudo a luz ela vai ou se manifestar como onda ou se manifestar como

partícula ela nunca vai se manifestar como sendo as duas coisas ao mesmo tempo e o que vai determinar se ela vai se manifestar como onda ou como partícula é de acordo com o arranjo experimental que eu faço para detectá-la em alguns casos ela vai se comportar como a partícula por exemplo efeito fotoelétrico se eu monto lá meu arranjo experimental para detectar o efeito fotoelétrico eu vou enxergar Luz como sendo partícula seu monta o arranjo experimental para detectar por exemplo de fração ou enxergá-los como sendo uma onda né e tudo bem ter e traz aí a

questão do Observador que somos nós né A gente só entende o mundo de acordo com em vários modelos que a gente faz de mundo o mundo não está preocupado com que a gente pensa dele é e nas próximas aulas a gente vai falar sobre o princípio da incerteza que pode lançar uma luz aí para gente entender melhor o princípio da complementaridade e na conforme for avançando no curso a gente vai estudar a equação de schrodinger a gente vai estudar também as interpretações dessa equação de onda e aí a gente pode esclarecer um pouco ou não

essa ideia do pó é claro que essa ideia do bor proposta Em 1927 ainda estava um pouco incompleta ela ainda é muito filosófica os físicos na verdade eles gostam mesmo é de comprovação em laboratório as gostam de ir lá de fazer medida e detectar e é por isso que a física é uma ciência tão interessante essa ideia do Bora uma ideia filosófica semiótica que vai trazer para discussão da física a questão da linguagem né A questão da nossa representação de Mundo Muito obrigado e até a próxima aula 1 E aí