caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xv #15

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1 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xv #15 Prefácio Apresentação 1 A estrutura da matéria: concepções filosóficas na Antigüidade As primeiras especulações sobre a constituição da matéria Átomos e vazio: Leucipo, Demócrito e Epicuro Pitágoras, o idealismo de Platão e a geometrização da Física A Escola Pitagórica A geometrização de Platão A influência de Platão na Física Aristóteles e o antiatomismo As propriedades da matéria e o vazio: especulação ou realidade? Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios As origens do atomismo científico: contribuições da Química Descartes contra o atomismo O atomismo de Galileu, Gassendi e Boyle A cosmovisão mecanicista e o átomo de Newton A combustão: o flogístico e o calórico O átomo químico O átomo de Dalton As massas atômicas xv

2 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xvi #16 xvi Física Moderna Caruso Oguri A hipótese de Prout e os isótopos A hipótese de Avogadro e o conceito de molécula A classificação dos elementos químicos: de Lavoisier a Mendeleiev O legado de Mendeleiev Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios O atomismo na Física: o triunfo do mecanicismo A Teoria Cinética dos Gases Os postulados básicos O gás ideal A compreensão da hipótese de Avogadro A distribuição de Maxwell-Boltzmann Os calores específicos dos gases Evidências experimentais das distribuições moleculares A fórmula de Arrhenius A efusão de moléculas Os primeiros experimentos sobre as distribuições moleculares Os experimentos da década de O experimento de Miller-Kush O conceito de seção de choque O livre caminho médio A lei de distribuição dos livres caminhos A equação da continuidade A definição experimental de seção de choque A definição probabilística de seção de choque Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios

3 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xvii #17 xvii 4 O movimento browniano e a hipótese molecular O movimento aleatório ratifica a visão corpuscular da matéria As contribuições de Einstein e Langevin Os trabalhos de Einstein A abordagem de Langevin O passeio aleatório Os experimentos de Perrin Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A natureza da luz: concepções clássicas A natureza da luz: discreta ou contínua? Fenômenos ondulatórios A equação de onda clássica de d Alembert Meios não-dispersivos A solução geral da equação de d Alembert Ondas monocromáticas Velocidade de fase Ondas planas monocromáticas Ondas esféricas Energia e momentum de uma onda monocromática Ondas estacionárias Reflexão e transmissão de ondas planas A polêmica Newton-Huygens Os experimentos de Young e de Fresnel Fourier e a propagação do calor A descrição eletromagnética da luz As equações de Maxwell A Eletrodinâmica Clássica de Lorentz As equações de ondas eletromagnéticas

4 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xviii #18 xviii Física Moderna Caruso Oguri A energia de uma onda eletromagnética O momentum de uma onda plana eletromagnética A pressão da luz A fórmula de Larmor A seção de choque de Thomson A propagação da luz e o éter, segundo Maxwell e Einstein Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A Eletrodinâmica e a Teoria da Relatividade Restrita de Einstein O movimento e o espaço As duas nuvens de Lord Kelvin Os experimentos de Michelson e Morley A covariância das leis físicas As transformações de Galileu As transformações de Lorentz A Relatividade Restrita Medidas próprias A dilatação temporal A contração espacial As transformações de coordenadas As transformações de velocidades As transformações dos campos eletromagnéticos A Eletrodinâmica Relativística de Einstein A Eletrodinâmica da partícula A energia e o momentum de uma partícula Algumas conseqüências das equações de Einstein A conservação de energia e de momentum de sistemas de partículas O referencial do centro de massa Gases relativísticos

5 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xix #19 xix Sistemas nucleares Colisões de partículas em altas energias O impacto da Relatividade Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A desconstrução do átomo: algumas evidências do século XIX O átomo de eletricidade: Faraday e a eletrólise Os átomos de eletricidade As leis de Faraday A espectroscopia dos elementos químicos O espectro do átomo de hidrogênio O efeito Zeeman Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Os raios catódicos: a descoberta do elétron e dos raios X A descoberta do elétron Os raios catódicos Os experimentos de Thomson A gota fugidia de Wilson Os experimentos de Millikan Existem cargas fracionárias? O modelo de Drude As primeiras teorias do elétron A descoberta dos raios X Uma janela indiscreta: os raios X A difração de raios X e a lei de Bragg Medida do número de elétrons Moseley e os espectros de raios X

6 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xx #20 xx Física Moderna Caruso Oguri 8.3 Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A Radioatividade As primeiras descobertas Os raios α, β e γ A teoria da transmutação A contribuição de Rutherford e Soddy O decaimento β e a conservação de energia A Lei de Decaimento Radioativo O número de Avogadro Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A radiação de corpo negro e o retorno à concepção corpuscular da luz A Mecânica Estatística Boltzmann e o problema da irreversibilidade O método combinatorial de Boltzmann A radiação de corpo negro As leis de Stefan e Wien Os osciladores de Planck Rayleigh e os modos de vibração da radiação A fórmula de Planck Planck e o quantum de energia Einstein e a lei de Planck Einstein e a quantização da luz O efeito fotoelétrico Os calores específicos dos sólidos O efeito Compton Fontes primárias

7 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xxi #21 xxi 10.5 Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Os modelos atômicos clássicos O átomo de Thomson A emissão de energia por cargas aceleradas As hipóteses de Thomson As predições do modelo de Thomson A emissão de radiação por um átomo A estabilidade atômica As linhas espectrais Os anéis de elétrons e a Tabela Periódica O espalhamento de partículas α por um átomo O átomo de Nagaoka As hipóteses de Nagaoka Os problemas do modelo de Nagaoka Um exemplo do método da observação indireta O átomo de Rutherford As hipóteses de Rutherford O problema da estabilidade do átomo Estimativa do raio nuclear O movimento sob ação de uma força central O espalhamento de partículas α pelos núcleos atômicos Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Os modelos quânticos do átomo O átomo de Bohr Os primórdios da descrição quântica da matéria Os postulados de Bohr A fórmula de Balmer como conseqüência dos postulados de Bohr

8 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xxii #22 xxii Física Moderna Caruso Oguri A origem da quantização do momento angular Os níveis de energia de átomos como conseqüência da quantização do momento angular O átomo de Bohr como um oscilador harmônico Moseley, o modelo de Bohr e o número atômico O efeito Doppler A velha Mecânica Quântica Os invariantes adiabáticos A regra de quantização de Wilson-Sommerfeld A estrutura fina dos espectros atômicos A teoria relativística de Sommerfeld A descoberta do núcleo atômico Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A Mecânica Quântica Matricial Os novos argumentos probabilísticos de Einstein As probabilidades de transição e a radiação de corpo negro Fontes de LASER A Mecânica Matricial de Heisenberg, Born e Jordan A regra de comutação entre a posição e o momentum As equações de movimento de Heisenberg O oscilador harmônico: as intensidades das linhas espectrais do hidrogênio Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A Mecânica Quântica Ondulatória As hipóteses de Louis de Broglie Os pacotes de ondas-piloto A quantização de Wilson-Sommerfeld segundo Louis de Broglie

9 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xxiii #23 xxiii 14.2 A difração de elétrons Os experimentos de Davisson, Kunsman e Germer Os experimentos de G.P. Thomson O efeito Kapitza-Dirac A equação de Schrödinger A analogia de Hamilton e a equação independente do tempo A equação de Schrödinger dependente do tempo O limite das órbitas clássicas A interpretação probabilística de Born A normalização da função de onda Incertezas e valores médios da posição A invariância da equação de Schrödinger O movimento da partícula em campos conservativos Os estados estacionários Os estados não-estacionários A ortogonalidade dos auto-estados de energia A conservação de energia Os estados quase-estacionários A relação entre as formulações matricial e ondulatória A partícula livre O operador momentum Incertezas e valores médios do momentum As relações de incerteza de Heisenberg Aplicações das relações de incerteza As equações de Ehrenfest O limite clássico da Mecânica Quântica Generalizações e sistemas de partículas O operador momento angular orbital O acoplamento do momento angular orbital com o campo magnético A equação de Schrödinger para N partículas Fontes primárias

10 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xxiv #24 xxiv Física Moderna Caruso Oguri Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Aplicações da equação de Schrödinger A analogia entre a Mecânica Quântica e a Óptica Problemas de potenciais descontínuos: poços e barreiras de potenciais Espectros discretos de energia: auto-estados ligados Espectros contínuos de energia: estados não ligados O poço de potencial infinito A barreira de potencial retangular O oscilador harmônico simples Os autovalores e os auto-estados de energia do oscilador A função geratriz dos polinômios de Hermite A fórmula de Rodrigues para os polinômios de Hermite Relações de recorrência para os polinômios de Hermite A ortogonalidade dos polinômios de Hermite O átomo de hidrogênio A separação das variáveis A parte angular Os polinômios de Legendre e as funções harmônicas esféricas A função geratriz, a fórmula de Rodrigues e as fórmulas de recorrência dos Polinômios de Legendre A ortonormalidade dos polinômios de Legendre A fórmula de Rodrigues e as fórmulas de recorrência das funções associadas de Legendre A ortogonalidade e a normalização das funções associadas de Legendre A parte radial Solução assintótica e espectro de energia O estado fundamental e os primeiros estados excitados A função radial e os Polinômios de Laguerre Fórmulas de Recorrência e função geratriz dos Polinômios de Laguerre

11 caruso oguri 2006/6/2 19:38 page xxv #25 xxv Ortogonalidade dos Polinômios de Laguerre e da função radial Regras de seleção Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios A equação de Dirac O milho e a pérola A equação relativística de Dirac A descoberta do pósitron A pérola e o milho: moral da fábula A equação de Pauli como limite não-relativístico da equação de Dirac O spin do elétron As origens do conceito de spin O experimento de Stern-Gerlach O spin e a Tabela Periódica Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Os indivisíveis de hoje Os quarks Uma herança de Rutherford Fontes primárias Outras referências e sugestões de leitura Exercícios Referências Bibliográficas 579 Índice Onomástico 589 Índice de Assuntos 597