Natureza Dual da Natureza Dual da MatériaMatéria

Experimentos de Física Quântica – LAB1

Difração

Interferência

Comportamento Ondulatório

Comportamento Corpuscular

trajetórias

colisões

Luz: Dualidade Onda-PartículaLuz: Dualidade Onda-Partícula

Natureza Ondulatória

Difração Interferência

“ There are therefore now two theories of light, both indispensable, and … without any logical connection.”

(Einstein 1924)

Natureza Corpuscular

Efeito Fotoelétrico Efeito Compton

Luz exibe fenômenos de difração e interferência que só podem ser explicados em termos das propriedades ondulatórias.

Luz é sempre detectada em pacotes (fótons); nunca se pode observar meio pacote.

Número de fótons proporcional à E2.

Postulado de de Broglie

1924: Matéria também exibe características ondulatórias(Nobel 1929)

A cada objeto material (ex. um elétron) está associada uma onda que governa o seu movimento.

comprimento de onda dede Broglie da matéria:

λ = h/p

Comprimento de Onda de de Broglie

Ex 1: Bola de futebol com m = 2,0 kg, v=10 m/s

m10 3,3m/s)kg)(10(2,0

J·s106,6 35--34

mv

h

p

hmuito

pequeno!!!

regime daóptica física

~ b

Comprimento de Onda de de Broglie

Ex 1: Bola de futebol com m = 2,0 kg, v=10 m/s

Ex 2: um elétron com T= 100 eV

m10 3,3m/s)kg)(10(2,0

J·s106,6 35--34

mv

h

p

h

m10 1,22

10-mT

h

p

h

muito pequeno!!!

distânciasinteratômicas!!!

Davisson e Germer (1927), Thomson (1927)

Difração de elétrons

C. J. Davisson G. P. Thomson

1924 Post. de de Broglie

1927 exp. de Davisson,

Germer, exp. de Thomson

1929 Nobel p/ de Broglie

1937 Nobel p/ Davisson,

Thomson

O experimento de Davisson e Germer

1927 – Davisson and Germer: difração de um feixe de elétrons por um cristal de níquel

O experimento de Davisson e Germer

O experimento de Thomson

Experimento de Difração de Elétrons

Experimento de Difração de Elétrons

Experimento de Difração de Elétrons

Interferência de fenda duplaFenda dupla com luz - T.Young 1801

Interferência de fenda dupla

Maior dFendas

afastadas

Máximos próximos

Menor dFendas

próximas

Máximos distantes

www.phy.ntnu.edu.tw/java/doubleSlit/doubleSlit.html

Pla

ne w

ave

d

d

d = distância entre fendas

Onda incidente

Inten

sidad

e n

a tela

2 where sincos

dI

(path length difference) Maxim sin: a dn diferença de caminho

Interferência de fenda dupla

Experimento de fenda dupla: com corpos

Experimento de fenda dupla: elétrons

Experimento de fenda dupla: elétrons 1961

Grande número de elétrons atravessando uma fenda dupla produz uma figura de difração: onda

Cada elétron atinge a tela separadamente: partícula

Elétrons possuem carga e massa indivisíveis: fechando uma das fendas subtamente não é possível cortar o elétron ao meio: partícula

Grande número de elétrons passando por duas fendas abertas simultaneamente: depois de muitas contagens formam um padrão de difração (onda)

O comportamento dos elétrons é governado por leis probabilísticas (onda)

Dualidade Onda-Partícula

Princípio de Complementaridade

Experimento Gedanken

Experimento Gedanken

Experimento Gedanken

Larger aSlits

farther

Maxima closer

Smaller aSlits closer

Maxima farther

Experimento de fenda única

http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/ipmj/java/slitdiffr/index.htmlhttp://www.lightlink.com/sergey/java/java/slitdiffr/index.html

Experimento Gedanken

Experimento de Difração de Elétrons

Princípio da Incerteza

Modelos AtômicosModelos Atômicos

(path length difference)Minima sin: n a

a = slit width

Fenda Única

a

Onda

incidente

where sin

2sin

a

I

Experimento de fenda única