Dualidade onda-partícula

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1 Dualidade onda-partícula Química Inorgânica Prof. Edson Nossol Uberlândia, 22/03/2018

2 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

3 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

4 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Variação periódica de alguma propriedade

5 Mecânica quântica Matéria e radiação podem se comportar com partículas ou ondas Radiação eletromagnética é constituída de partículas chamadas fótons Propriedades das ondas => Amplitude (a): desvio do nível médio (positivo ou negativo) 0 + -

6 Luz (radiação eletromagnética): variação periódica dos campos Comprimento de onda (λ) elétrico e magnético Amplitude Campo elétrico Campo elétrico

7 Comprimento de onda (λ) : distância entre sucessivos mínimos ou máximos Frequência (ν): número de ciclos por unidade de tempo

8 1 máximo... -λ, 0, +λ, 2λ... Pela equação podemos obter diretamente a amplitude e a intensidade máxima (i= a 2 ) da luz!

9 1 acos (2πνt) máximo 1/ν = período (tempo que leva para ocorrer 1 ciclo) Frequência (ν): número de ciclos por unidade de tempo # ciclos por segundo = Hz (Ex: 5 s -1 ou 5 Hz)

10 Qual a velocidade da luz? Não são independentes!

11 Inversamente proporcionais!

12 P. Zrazhevskiy, M. Sena, X. Gao, Designing multifunctional quantum dots for bioimaging, detection, and drug delivery, 39 (2010) pp

13 Superposição das ondas em fase Interferência construtiva Fora de fase Interferência destrutiva

14 Superposição das ondas em fase Interferência construtiva Fora de fase Interferência destrutiva

15 Symphony Hall (1900) Boston USA

16 Dualidade onda-partícula II Química Inorgânica Prof. Edson Nossol Uberlândia, 22/03/2018

17 O efeito fotoelétrico A luz como partícula Luz UV (ν) E c

18 O efeito fotoelétrico A luz como partícula ν < ν 0 E c E c

19 O efeito fotoelétrico A luz como partícula ν ν 0 E c???

20 O efeito fotoelétrico A luz como partícula???

21 Previsão da física clássica E c Observado experimentalmente E c

22 Previsão da física clássica Intensidade da luz (I) E c Intensidade da luz (I) Observado experimentalmente E c

23 Previsão da física clássica Intensidade da luz (I) Observado experimentalmente Intensidade da luz (I)

24 Einstein Ec vs ν E c

25 Einstein Ec vs ν E c J Js s -1 E c hν hν 0 energia energia

26 E= hν Postulados de Einstein: 1) A energia do fóton é proporcional a sua frequência 2) A luz é constituída por pacotes de energia chamados fótons

27 Novo modelo para o efeito fotoelétrico Energia do fóton incidente função trabalho (ϕ) = Energia necessária para ejetar um elétron da superfície de um metal Energia de um e-livre E c do e - ejetado E c = E i ϕ E i = E c + ϕ

28 A luz como partícula Energia de um e-livre Energia de um e- ligado E Elétron é ejetado Elétron NÃO é ejetado Elétron NÃO é ejetado!!! Elétrons se comportando como partículas, a energia não é somada!

29 Fótons, cada E i = hν ϕ Elétrons, cada e - E c = E i - ϕ O número de elétrons ejetados é proporcional ao número de fótons absorvidos A intensidade da luz (energia/s) é proporcional ao # de fótons emitidos/s Maior intensidade = mais fótons/s e NÃO mais energia por fóton!!! Unidade de intensidade: W= J s -1

30 Exercício: Φ=6,9 x J Lâmpada UV: λ= 254 nm Laser: λ= 700 nm 1) Qual a energia emitida por cada fóton usando a lâmpada UV? 2) Qual a energia emitida por cada fóton usando o laser? 3) Qual é o número total de fótons emitidos pelo laser em 60 s se a intensidade for de 1,00 mw? A intensidade da luz NÃO está relacionada com a energia dos fótons! A intensidade está relacionada com o número de fótons!

31 Se a luz pode se comportar como partículas ou ondas A matéria (elétrons) também devem ter esse comportamento

32 Exercício: massa da bola= 0,420 kg velocidade= 42 m s -1

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35 Elétrons possuem propriedades de onda e partícula! Se elétrons possuem propriedades de onda, qual a equação relacionada com o movimento de um e -???

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