INTRODUÇÃO À MECÂNICA QUÂNTICA E A FÍSICA NUCLEAR

Transcrição

1 INTRODUÇÃO À MECÂNICA QUÂNTICA E A FÍSICA NUCLEAR Prof.: Giovane Irribarem de Mello Uniforte pré vestibular

2 A Ampola de Crookes e os Misteriosos Raios Catódicos (William Crookes Físico Inglês)

3 Descarga Elétrica Induzida (Heinrich Rudolf Hertz) Primeira observação de que os metais sob luz ultra-violeta emitem elétrons.

4 Enigma Sobre a Velocidade da Luz (Albert Abraham Michelson e Edward Morley Físicos Americanos) A Busca infrutiva do Éter Luminífero.

5 Ejeção de Elétrons (Wilhelm Hallwachs Físico Alemão) - Estimulado pelo trabalho de Hertz, Wilhelm Hallwachs mostrou que corpos metálicos irradiados com luz ultravioleta adquiriam carga positiva. - Afirmou que as descargas produzidas por Hertz,, deveriam ser cargas negativas.

6 A Descoberta dos Raios-X (Wilhelm Conrad Roentgen Físico Alemão) - Placa Fluorescente de Cianeto de Platina e Bário. B

7 1897 A Descoberta do Elétron (Joseph John Thomson) Em1897, Thomson determinou que a proporção carga-massa de um elétron é 1, C/g. Objetivo: encontrar a carga no elétron para determinar sua massa.

8 Robert Andrews Millikan 1907 iníciou seu famoso experimento para determi- nar a carga fundamental usando gotas da água. Em 1911 substitui a água por óleo. Determinou que as cargas das gotas eram múltiplosm de 1,59x10-19 C, QUANTIZAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA TRICA!

9 Quantização da Energia (Max Karl Ernst Ludwig Planck Físico Alemão) - Nascimento da Mecânica Quântica. - Distribuição de energia da luz emitida por sis- temas conhecidos como corpos negros. - Os pacotes de energia, são bem definidos e em quantidades discretas. - Denominou esta quantidade de energia de quantum (plural = quanta) ) e significa menor porção na natureza. E = n.h.f

10 Um Físico Mau-Caráter (Philipp Eduard Anton Lénárd Físico Húngaro) 1) Acreditava que os raios catódicos eram ondas eletromagnéticas. 2) Seus trabalhos com os tubos de Crookes foram importantes para a descoberta do Elétron e o Raio X. 3) Afirmou que: I - o efeito observado por Hallwachs, era uma propriedade dos metais. II - poderia ser produzido não apenas por U.V., mas também por luz visível. III - as cargas liberadas eram elétrons. IV a energia cinética dos elétrons era proporcional à Freqüência da radiação incidente. - A partir de 1919, Lenard passou a argumentar pelo estabelecimento de uma "física alemã", não contaminada por teorias judias, atacando Einstein como socialista, pacifista e judeu, mas acima de tudo por ser um teórico.

11 1905 Publicação Bombástica (Albert Einstein Físico Alemão) Einstein publica em uma revista três artigos: I - Efeito Fotoelétrico/Dualidade Onda-Partícula - Fótons, pacotes de energia. - A energia do fóton depende exclusivamente da freqüência. E = h.f

12 Fótons não possuem massa de repouso. - Intensidade da Radiação muda apenas o número de fótonselétrons ejetados da superfície do metal. - Fótons não possuem massa de repouso. - A ejeção dos elétrons da superfície do metal depende da função Trabalho, ou seja, cada metal tem uma energia associada para liberar os elétrons. - A energia cinética dos elétrons ejetados: E C = h.f - W

13 - A freqüência da radiação altera a energia dos fótons-elétrons

14 II Explicação para o Movimento Browniano. O movimento browniano representa um modelo observável do movimento molecular. III - A Teoria Especial da Relatividade Einstein quis dizer que a velocidade da luz, no vácuo, é constante, independentemente dos movimentos uniformes da fonte e do observador. c= velocidade da luz É impossível perseguir a luz c= m/s(ou 3x108m/s)

15 -Implicações sobre a constância da luz para corpos que viajem próximos a velocidade da luz: a) o tempo passa mais devagar!(paradoxo dos gêmeos) b) contração das dimensões do corpo. - Equivalência de Massa e Energia I Fissão Nuclear II Fusão Nuclear

16 Dualidade Partícula-Onda (Louis Victor Pierre Raymond De Broglie) λ = h m.v h λ = m.v Ondas de Matéria

17 - A Prova Para De Broglie (Clinton J.Davisson e Lester H. Germer Físicos Americanos) Difração de elétrons

18 EFEITO COMPTON (Arthur Holly Compton Físico Americano) Considerações sobre o Efeito Compton: I - a colisão muda o comprimento de onda do fóton original. II - a energia E = hf do fóton f diminui.

19 WERNER KARL HEISENBERG Princípio De Incerteza De Heisenberg Para os elétrons: não podemos determinar seu momento e sua posição simultaneamente. Δp. p.δx h Mas podemos, baseando-nos na estatística, determinara probabilidade de encontrar um elétron em determinada região. ΔE. E.Δt h

20 FÍSICA NUCLEAR Radioatividade 1896 Radiação Penetrante dos Sais de Urânio (Antoine Henri Becquerel Físico Francês) Sais de urânio emitiam radiação invisível vel capaz de escurecer uma placa fotográfica. fica Nasce a Radioatividade (Marie Sklodowska- Curie Física Polonesa) Descobre o Elemento Rádio R e Polônio.

21 1911 Modelo Atômico (Ernest Rutherford Físico Neo Zelandês) Conclusões de Rutherford: I - Descobriu que o átomo era praticamente vazio e não maciço, se assemelhando a um Sistema Solar em miniatura. II - A maior parte de sua massa está concentrada num pequeno núcleo n central. III Núcleo com carga positiva.

22 Neils Henrik David Bohr O elétron pode se mover em determinadas órbitas sem irradiar. Essas órbitas estáveis são denominadas estados estacionários rios. O elétron irradia quando salta de um estado estacionário para outro mais interno, sendo a energia irradiada dada por : E = hf = E i E f A energia em cada estado estacionário, ou nível n n, é dada por E n = -13,6/n 2

23 1932 Sir James Chadwick e a Descoberta do Neutron Muitos átomos apresentavam massas maiores do que poderia explicar um modelo contendo apenas elétrons e prótons, indicando a existência de um terceiro tipo de partícula sem carga, e com massa aproximadamente igual a do próton.

24 RADIOATIVIDADE Um alto desvio no sentido da chapa positiva corresponde à radiação que é negativamente carregada e tem massa baixa. Essa se chama radiação β (consiste de elétrons). Nenhum desvio corresponde a uma radiação neutra. Essa se chama radiação γ. Um pequeno desvio no sentido da chapa carregada negativamente corresponde à radiação carregada positivamente e de massa alta. Essa se chama radiação α.

25 PROCESSOS RADIOATIVOS

26 Processos Nucleares: I - Fissão Nuclear: Fissão Nuclear é o processo de quebra de núcleos n grandes em núcleos n menores, liberando uma grande quantidade de energia. Em uma fissão nuclear os fragmentos resultantes da reação são mais leves se somados em relação ao núcleo n de Urânio.

27 Núcleos Radioativos podem emitir algumas partículas e radiação. α núcleo de hélioh β elétron γ O.E.M Aplicações: Uso militar e Reatores. Problemas dos reatores é lixo nuclear.

28 Reação em Cadeia.

29 Fusão Nuclear Fusão Nuclear é a união de núcleos n pequenos formando núcleos maiores e liberando uma quantidade muito grande de energia. Dois prótons e dois nêutrons são mais massivos sepa- rados do que juntos formando o Helio. Exemplos de fusão nuclear: SOL ou estrelas Tokamak

30 Reação de Fusão Nuclear.

31 FIM