Ciencia e engenharia dos materiais

Aula 1

1. Teoria Quântica e Estrutura Eletrónica dos Átomos

2.1. Ondas
Propriedades das ondas * Comprimento de onda (λ) – distância entre pontos idênticos em ondas sucessivas; * Amplitude (A) – distância vertical entre o meio da onda e a crista ou a cava; * Frequência (ν) – número de ondas que passam por um determinado ponto durante 1 segundo.

Quanto maior o comprimento de onda da luz, menor é a sua frequência. Aumento da Energia (E)
Quanto maior a frequência, mais energética é a radiação. 2.2. A quantidade de energia irradiada depende do comprimento de onda. Como explicar isso? * Teoria Quântica de Plank - 1900 Os átomos e moléculas podem absorver ou emitir energia apenas em quantidades discretas (pequenas parcelas bem definidas) – quantum. Quantum – mais pequena quantidade de energia que pode ser emitida (ou absorvida) sob a forma de radiação eletromagnética. A energia E de um quantum é dada por: E = hν * Einstein – 1905 Efeito fotoelétrico – um raio de luz não é uma onda mas sim um feixe de partículas pequeniníssimas. O fotão é uma «partícula» da luz. Energia do fotão E = hν hν = EC + EL EC: energia cinética do e- libertado EL: energia de ligação do e- no metal Quanto mais energético for o fotão (isto é, quanto maior for a sua frequência), maior é a energia cinética do eletrão ejetado. Quanto mais intensa é a luz (ou seja, maior número de fotões), maior o número de eletrões ejetados da superfície do metal.

A teoria de Einstein sobre a luz colocou um dilema aos cientistas. Por um lado, explica o efeito fotoelétrico satisfatoriamente. Por outro, a teoria corpuscular da luz não é consistente com o conhecido comportamento ondulatório da mesma. Assim, aceita-se a ideia de dualidade da natureza da luz.

* Dualidade da natureza do eletrão Louis de Broglie pensou que se as ondas de luz se podem comportar como