Mecanica quantica

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1 – INTRODUÇÃO

Reconhecido pelo seu grande valor para a física, Isaac Newton dedicou quase toda sua vida a ciência e a matemática propondo ao mundo a primeira versão do cálculo em meados do século XVI.
Albert Einstein nasceu em 14/03/1879, em Ulm, na Alemanha, em uma
família judia. Durante sua juventude, estudou na escola de Luitpold Gymnasium e desde o começo suas maiores notas já eram emmatemática e latim (nesta época é importante lembrar que os maiores livros de cálculo e física eram publicados em latim, livros como o “Principia” de Isaac Newton. Desde jovem, já demonstrava uma grande capacidade com os conceitos matemáticos mais complexos. Aos 12 anos já dominava a geometria de Euclides, que se baseava sobre planos ou objetos em três dimensões.
Concluiu sua formação em 1905na escola politécnica federal, em Zurique, na Suíça, onde também recebeu seu Ph.D pela universidade local. No mesmo ano, publicou quatro grandes artigos, sendo que um destes viria a lhe dar o premio Nobel da física (“O efeito fotoelétrico”), e este artigo seria anos mais tarde a origem do tema ao qual nos referimos neste trabalho, porém para entender o que seria mecânica quântica, precisamosprimeiro entender de onde ela surgiu, começando pelo que Albert Einstein apresentou com sua teoria: “...na propagação de um raio de luz emitido por uma fonte puntiforme, a
energia não é continuamente distribuída sobre volumes cada vez maiores de
espaço, mas consiste em um número finito de quanta de energia, localizados em pontos do espaço que se movem sem se dividir e que podem ser absorvidos ougerados somente como unidades integrais” Einstein propôs que sob certas condições, a luz se comporta como uma partícula. Esta teoria postulava que as energias dos raios luminosos se transferem em unidades individuais chamadas quanta, contrariando as teorias anteriores que afirmavam que a mesma era manifestação de um processo contínuo, marcando assim a base da atual teoria sobre a natureza da luz. Umpouco mais a frente, no começo do século XX, se pensava que o som, a luz e outras radiações
eletromagnéticas (como ondas de rádio) fossem ondas, e elétrons, prótons, átomos e unidades similares fossem partículas.
Os primeiros 30 anos do século XX foram fundamentais para a física moderna, neste período realizaram descobertas como a que a luz efetivamente transfere energia em pacotes ou quantas,como partículas, e a descoberta de que um elétron exibe difração e interferência quando ele se propaga através do espaço, assim como uma onda. O fato de que a luz transfere energia como se fosse uma partícula implica que a energia luminosa não é continua, mas quantizada. Do mesmo modo, a natureza ondulatória do elétron, juntamente com o fato de que a condição de onda estacionária requer um conjuntodiscreto de frequências, implica que a energia de um elétron numa região confinada do espaço não é continua, mas quantizada num conjunto discreto de valores.
Sem dúvidas, uma das perguntas de maior relevância para a ciência em todos esses anos é se a luz é composta de m feixe de partículas ou por ondas em movimento. Newton usou a teoria corpuscular da luz para explicar as leis da reflexão e darefração, porém, para chegar a este conceito, foi necessário que ele assumisse que a luz viajava mais rápido no vidro e na água do que o ar. Robert Hooke8 e Christian Huygens9 mostrariam mais tarde com esse conceito estava errado e explicaram a refração assumindo que a luz viaja mais devagar através de um vidro ou água. Apenas em 1801, Thomas Young10 demonstrou a natureza ondulatória da luz em umaexperiência na qual duas fontes de luz coerentes são produzidas através da incidência de uma única fone, num par de fendas estreitas e paralelas de acordo com a figura a baixo:

Neste experimento o padrão de interferência é observado em uma tela colocada atrás das fendas.
A difração da luz e a existência de um padrão de interferência na experiência de duas fendas forneceram evidencias claras de...
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