Ficic

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Cap´ ıtulo 2 Fenˆmenos que deram origem ` o a mecˆnica quˆntica a a
No final do s´culo XIX, como discutido no cap´ e ıtulo anterior, havia um enorme otimismo com rela¸ao a F´ c˜ ` ısica, devido aos desenvolvimentos tecnol´gicos o provenientes da mesma. Havia, no entanto, trˆs quest˜es ainda n˜o resolvie o a das, embora alguns cientistas acreditassem que resolvˆ-las seria uma mera e quest˜o deacertar detalhes. Lord Kelvin era um desses cientistas, por exa emplo. A primeira quest˜o relacionava-se a compreender a propaga¸ao da luz. A a c˜ propaga¸ao do som e de outras ondas conhecidas se d´ atrav´s de um meio c˜ a e material. No entanto era dif´ explicar como o calor do Sol podia chegar a ıcil ` Terra, atravessando um espa¸o vazio. A hip´tese vigente era que esse espa¸o c o c era preenchidopor um meio, ainda n˜o detectado, a que se dava o nome de a ´ter. A transmiss˜o de calor ´ feita por ondas eletromagn´ticas. e a e e Como vimos no cap´ ıtulo passado, acerca da experiˆncia de Thomson, era e poss´ produzir excelente v´cuo em laborat´rio. Mas era igualmente poss´ ıvel a o ıvel fazer a luz atravessar o v´cuo dentro desse tubo. Os cientistas acreditavam a c˜ e que ali, na por¸aoevacuada do tubo, ainda restava o ´ter, por onde a luz se propagava. Esse “pequeno” problema n˜o era apenas um detalhe. Sua solu¸ao viria a c˜ revolucionar as no¸oes vigentes de espa¸o e tempo, pois daria origem a relac˜ c ` tividade e a quest˜o de unificar a Mecˆnica e a Eletrodinˆmica. ` a a a O segundo “detalhe” referia-se a descri¸ao te´rica da radia¸ao emitida por ` c˜ o c˜ corpos aquecidos, emparticular, o radiador “ideal”, chamado de corpo negro. A solu¸ao desse problema deu origem a F´sica Quˆntica. E o terceiro referiac˜ ` ı a 23

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2 Fenˆmenos que deram origem a mecˆnica quˆntica o ` a a

se ao calor espec´ ıfico dos s´lidos a baixas temperaturas. A teoria cin´tica o e prevˆ uma constante. No entanto, a natureza mostra outra coisa. A tempere aturas baixas o calor espec´ ıficodos s´lidos vai a zero! o Faz-se necess´rio, neste ponto, um esclarecimento sobre dois conceitos muito a importantes, devido a acontecimentos hist´ricos anteriores, que estavam baso tante arraigados ao dia-a-dia das pessoas na ´poca. O primeiro deles, o e Determinismo. Como afirmado por Laplace, em 1814, “todos os eventos, mesmo aqueles que por serem muito pequenos parecem desconectados das leis danatureza, s˜o na verdade uma seq¨ˆncia t˜o necess´ria como as reva ue a a olu¸oes do sol. Devemos olhar o est´gio presente do universo como efeito c˜ a de seu est´gio anterior e como causa daquele que seguir´.” Suas palavras a a expressavam o fato de que o movimento de todos os corpos do universo eram pr´-determinados, isto ´, eram regidos por leis determin´ e e ısticas. Na ´poca e aurea daMecˆnica Newtoniana, a concep¸ao mecanicista levava a crer na ´ a c˜ possibilidade de que todos os fenˆmenos naturais (f´ o ısicos ou n˜o) podiam a ser previstos pelo esquema determin´ ıstico da Mecˆnica Newtoniana. O outro a conceito ´ o de Causalidade. Na Antiguidade, a palavra causa possu´ um e ıa significado bem mais geral do que hoje. Referindo-se a Arist´teles, por exemo plo, a “Escol´stica” falavade quatro formas de “causa”: “causa formalis”, a que hoje em dia chamar´ ıamos de conte´ do formal de uma coisa; a “causa u material”, a mat´ria da qual a coisa ´ feita; a “causa final”, que ´ o objetivo e e e de uma coisa; e “causa efficiens”, que ´ o significado mais parecido com o e que temos hoje. Feita essa breve digress˜o, voltemos, ent˜o, aos eventos que levaram ao surga a imento da F´sicaQuˆntica. ı a

2.1
2.1.1

Radia¸˜o de um corpo negro ca
Defini¸˜o de um corpo negro ca

As primeiras pistas sobre a natureza da radia¸ao vieram do estudo da rac˜ dia¸ao t´rmica emitida por corpos opacos. Quando a radia¸ao incide sobre c˜ e c˜ um corpo opaco, parte dela ´ refletida e o restante ´ absorvido. Corpos que e e s˜o coloridos refletem a maior parte da radia¸ao vis´ a c˜ ıvel, ao...
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