Introdução a física quântica

2. Introdução à física quântica
Planck e a quantização da energia Lei de Stefan-Boltzmann P = e σ AT 4 P = eσ A T 4 − T ′4 .

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Figura 3.1: Radiância espectral de um corpo negro em função do comprimento de onda para várias temperaturas. Assinalam-se as zonas do visível (faixa colorida), do ultravioleta (UV) e do infra-vermelho (IV). Lei do Deslocamento de Wien:

λmax = com B = 2,898 × 10 −3 m K uma constante.

B T

catástrofe do ultravioleta

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Figura 3.2: Radiância espectral de um corpo negro à temperatura de 2000 K (linha a cheio) e previsão da teoria electromagnética clássica (linha a tracejado). Até que em 1900 o físico alemão Max Planck (Figura 3.3) enfrentou o problema da radiação do corpo negro...

Figura 3.3: Max Planck explicou a radiação do corpo negro introduzindo o conceito de quantum de energia (plural quanta). E0 = h f . constante de Planck: h = 6,62 × 10 −34 J s .
E = nh f , n = 1, 2, 3,...

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Figura 3.4: Um átomo oscilante, porque contém cargas eléctricas, produz ondas electromagnéticas.

Einstein e a teoria dos fotões
Uma das consequências das equações do electromagnetismo era a propagação, como ondas, do campo eléctrico e do campo magnético à velocidade da luz. Este resultado confirmava o carácter ondulatório da luz, já antes revelado em várias experiências de interferência e de difracção realizadas no século XIX.

Natureza da luz
No século XVII, Newton defendeu que as fontes luminosas emitiam pequenos corpúsculos, em todas as direcções, a grandes velocidades. Esta teoria ficou conhecida por teoria corpuscular da luz. Um físico contemporâneo de Newton, o holandês Christian Huygens, defendeu, pelo contrário, que a luz era uma onda, estabelecendo assim a teoria ondulatória da luz.

escuro claro escuro claro escuro claro escuro alvo

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Figura 3.5: Experiência da dupla fenda feita numa tina de ondas (à esquerda) e sua interpretação com base na teoria ondulatória (à direita).

efeito fotoeléctrico