Mais idéias,

Radiação do corpo negro:

Primeiramente, você sabe o que é um corpo negro?  Corpo negro é aquele que absorve toda a radiação que passa por ele, tal como a luz.
Todo corpo emite radiação eletromagnética, mas são invisíveis ao olho humano. Mas quando o corpo que está sobre altas temperaturas emite uma radiação visível, podemos ver isso quando vemos uma barra de ferro sendo esquentada e etc.
Um corpo negro é ideal, quando a radiação por ele emitida só depende da temperatura em que ele se encontra. Esse fenômeno, pode ser analisado e descobre-se os comprimentos e intensidades das ondas eletromagnéticas que  fazem parte dessa radiação liberada.

A constante de Planck

Isso que você viu acima, foi muito elaborado pelo cientista Max Planck, como já foi falado quando falávamos da quantização de energia, lembra?
Pois bem, vamos aprofundar nas pesquisas desse cientista mais um pouquinho e explicar um pouco mais sobre os fótons ou quanta.
Para os conhecimentos da época, as partículas que constituíam a matéria poderiam variar e cada uma delas emitindo energia em forma de ondas eletromagnéticas podendo variar de qualquer forma. Mas depois dos estudos de Planck, viu-se que não era bem assim. Para ele, de acordo com as experiências, a energia que as partículas emitem só pode ser feita através dos ‘’pacotes de energia’’, ou seja, múltiplos inteiros da freqüência em que oscilam.

Efeito fotoelétrico

O efeito fotoelétrico foi primeiramente abordado pelo cientista Heinrich Hertz, mas sua explicação satisfatória só veio com Albert Einstein.
Resumidamente, o efeito fotoelétrico  é quando um feixe de luz (ou uma onda/radiação eletromagnética) atinge a superfície de um metal (não todos os tipos, alguns específicos) e a luz pode arrancar elétrons dessa superfície. Isso acontece segundo Einstein porque a luz possui os feixes de fótons, que ao entrarem em contato com esses elétrons da superfície metálica, liberam toda a sua energia e se essa energia for suficiente, esse elétron conseguirá ser arrancado da superfície. Essa energia dos fótons dependem apenas da freqüência da luz ou do material iluminado.

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Os modelos atômicos


               clique na imagem para ve-la em tamanho real.

A mecânica quântica, além do que já dissemos anteriormente, trata das estruturas atômicas de uma melhor maneira. Vamos falar então dos diversos modelos atômicos que já foram utilizados até chegarmos no modelo atual.

Os modelos atômicos já passaram por diversas teorias. As primeiras começaram lá na Antiguidade, antes mesmo de Cristo, onde os gregos acreditavam que se dividíssemos as coisas em partículas cada vez menores, chegaríamos a algo indivisível e invisível ao olho humano, acredita-se que essa foi a primeira idéia sobre os átomos.
Muitos anos se passaram até que cientistas resolveram desmistificar sobre o átomo e sua constituição.
O primeiro foi John Dalton, no século XVIII. Seu modelo dizia que os átomos são porções maciças e indivisíveis e indestrutíveis, seu modelo foi chamado de ‘’modelo da bola de bilhar. ’’ Esse modelo simples de Dalton foi extremamente importante, pois este modelo deu partida para várias pesquisas para a formulação de futuros modelos.
O próximo foi J. Thomson. Ele que descobriu o elétron através de experiências e descreveu o átomo como um pudim de passas: uma esfera maciça e positiva, com carginhas (ou corpúsculos, numa linguagem mais técnica) negativas dentro.
Rutherford, após experimentos, chegou a conclusão de que o átomo era como um sistema solar: núcleo e eletrosfera, com núcleo pequeno e denso, eletrosfera de 10.000 à 100.000 vezes maior que o núcleo e com grande espaço vazio entre os elétrons.
Porém, esse modelo encontrou uma dificuldade teórica que só foi resolvida por Niels Bohr. O átomo tem o seu núcleo, onde se encontram os prótons e os nêutrons, os prótons com sua carga negativa e os nêutrons, neutros. Em volta deste núcleo, encontram-se os elétrons, cada um em sua respectiva orbita, ou níveis de energia, que são sete conhecidos.
Pode-se dizer que o modelo atual mais aceito é o modelo Rutherford-Bhor, como uma espécie de mistura dos dois modelos. Além de prótons, nêutrons e elétrons, descobriu-se a existência de partículas ainda menores através de experimentos e são mais de cem tipos diferentes, diferenciados pelo seu peso.
Outros cientistas como Schroedinger, também criaram um modelo atômico baseado nos modelos anteriores, mas o mais aceito é o descrito acima.

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O gato de Schrödinger


O gato de Schrödinger foi um experimento mental realizado pelo cientista Erwin Schordinger, em 1935. Para melhor entendimento do experimento, vamos retomar alguns conceitos já apresentados aqui no blog.
Você viu como as partículas subatômicas podem se comportar ora como onda e ora como partícula e como não podemos determinar simultaneamente e com precisão a velocidade e a posição de um elétron. Por isto podemos falar que a física quântica se define como uma ciência probabilística, uma vez que antes de se definir o estado fundamental do elétron, temos apenas possibilidades sobrepostas.
Muito bem, agora vamos para a Interpretação de Copenhague. Resumidamente, na Interpretação de Copenhague, as partículas no universo quântico comportam-se dependendo do observador. E isso é explicado pelo que eles chamam de Interpretação de Copenhague. Segundo o físico Niels Bohr, uma partícula quântica não existe em um estado ou outro, mas em todos os seus possíveis estados ao mesmo tempo. Somente quando a observamos é que ela decide em que estado se apresentará, probabilisticamente.
Diante dessa afirmação, cientistas começaram a analisar mais a fundo. Cientistas como Einstein fizeram experimentos que contradiziam essa interpretação, mas a mais aclamada foi feita por Erwin Schordinger.
Schordinger fez o experimento mais conhecido como ‘Gato de Schordinger’. Nesse experimento mental, era colocado um gato dentro de uma caixa, com uma substância venenosa que dependia de um dispositivo onde o gato não poderia interferir. Esse dispositivo poderia ser acionado ou não, e se acionado, faria com que o vidro contendo acido cianídrico se quebrasse e então o gato morreria. Até aí nada de mais não é? Mas quando analisada de acordo com as leis do mundo subatômico, segundo as quais ambas as possibilidades podem acontecer ao mesmo tempo – deixando o animal simultaneamente vivo e morto. Mas e se um cientista olhasse para dentro da caixa? Ele não veria nada de mais, apenas um gato – vivo ou morto. É como se chegassemos a algo extremamente complexo resultado da superposição de dois estados, combinando 50% de “gato vivo” e 50% de “gato morto”. Ou seja, aplicando-se o formalismo quântico, o gato estaria por sua vez ‘vivo’ e ‘morto’, correspondente a dois estados indistinguíveis. Os teóricos que aceitam a versão pura da Mecânica Quântica dizem que o gato existe num estado indeterminado que não é vida nem é morte, até que um observador olhe para dentro do caixote. Meio estranho não é mesmo? Como um gato poderia estar vivo E morto ao mesmo tempo? A intenção de Schrödinger era mostrar como o comportamento das partículas subatômicas parece ilógico se aplicado numa situação fácil de ser visualizada, como um gato preso numa caixa fechada.
Para aprofundarmos um pouco mais, Schrödinger afirmava que talvez pudéssemos considerar o átomo como um entidade “borrada”, que se localiza em dois lugares ao mesmo tempo. Porém, ele dizia que essa imagem não poderia ser estendida para objetos muito maiores do que os átomos, já que que esses objetos estão em um estado macroscópico bem definido. Para ele, considerar o gato estando “morto-vivo” seria um absurdo, concluindo assim que não se pode estender a noção de entidades borradas para corpos macroscópicos, grandes.
Schrödinger ganhou muito respeito através deste experimento que lhe rendeu um prêmio nobel.

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Vídeo

Esse vídeo foi achado no site Youtube e é super interessante, pois fala sobre todos os temas abordados aqui no blog. É muito legal, pois mostra de uma forma muito bem humorada e bem feita! Que tal darmos uma olhadinha para revisarmos tudo aqui falado no blog? Curte aí…

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Curiosidades

Que tal alguns textos complementares sobre a mecânica quântica? Tiramos do site Inovação Tecnológica uma notícia sobre experimentos feitos por cientistas que envolvem alguns dos conhecimentos aqui trabalhados:

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 Átomo no espelho percorre dois caminhos simultaneamente

Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/04/2011

Experimento demonstra que o átomo na frente do espelho segue simultaneamente duas trajetórias no espaço – uma superposição de caminhos.

A imagem quântica no espelho

Ao se olhar em um espelho, você não terá dificuldade em distinguir entre o que é você mesmo e o que é sua imagem.

E a relação entre você e a imagem é unívoca: mexa-se e a imagem se mexerá; pare e a imagem parará. O inverso nunca acontecerá, ou seja, a imagem jamais afetará o seu próprio movimento.

Mas isto é no muitas vezes entediante mundo clássico – no mundo quântico, as coisas podem ser muito mais surpreendentes.

O simples fato de uma partícula “olhar no espelho” pode ser o suficiente para criar uma crise de identidade e tornar quase impossível a identificação positiva de quem é o sujeito e quem é o reflexo.

Em um feito impressionante, um grupo de físicos alemães e austríacos conseguiu realizar em laboratório o que até hoje era apenas um experimento mental, idealizado por Albert Einstein, e que mostra o quanto a imagem quântica no espelho pode afetar a partícula que se observa.

Seguindo por dois caminhos ao mesmo tempo

Quando um átomo emite luz (ou seja, um fóton) em uma direção particular, ele recua na direção oposta. Se o fóton for medido, fica-se conhecendo também o movimento do átomo.

Os cientistas então colocaram o átomo muito perto de um espelho. Neste caso, há dois caminhos possíveis para qualquer fóton que viaje rumo ao observador: ele pode ser emitido diretamente na direção do observador, ou ele pode viajar na direção oposta, refletir-se no espelho e então chegar ao olho do observador.

Se não houver nenhuma maneira de distinguir entre estes dois cenários – qual caminho o fóton realmente fez – não se consegue determinar o movimento do átomo, ou seja, qual é a rota do seu recuo realizado em razão da emissão do fóton.

Com isto, o átomo se move em uma superposição de dois caminhos – ele estaria seguindo, ao mesmo tempo, os dois caminhos, ou recuando nas duas direções simultaneamente.

Se a distância entre o átomo e espelho é muito pequena, é fisicamente impossível fazer a distinção entre estes dois caminhos,” explica Jiri Tomkovic, da Universidade de Heidelberg.

Observando a interferência gerada na rede óptica, pode-se demonstrar diretamente que o átomo de fato esteve viajando pelos dois caminhos ao mesmo tempo.

Superposição quântica

A partícula e sua imagem no espelho não poderão mais ser claramente separadas: o átomo estará se movendo na direção do espelho e se afastando do espelho ao mesmo tempo.

Isto pode parecer paradoxal, e é certamente impossível na física clássica, que envolve objetos macroscópicos. Mas, na física quântica, tais superposições são um fenômeno bem conhecido, como no famoso experimento do gato de Schrodinger.

E os físicos conseguiram comprovar que o átomo estava mesmo seguindo os dois caminhos.

No experimento, os dois estados dinâmicos do átomo – um movimento em direção ao espelho e o outro afastando-se do espelho – foram combinados usando a difração de Bragg de uma rede óptica feita com luz laser.

Observando a interferência gerada na rede óptica, pode-se demonstrar diretamente que o átomo de fato esteve viajando pelos dois caminhos ao mesmo tempo.

“O mais fascinante sobre este experimento,” escrevem os cientistas em seu artigo, “é a possibilidade de criar um estado de superposição quântica usando apenas um espelho, sem qualquer campo externo.”

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=atomo-imagem-quantica-espelho&id=010165110425

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conclusão!

A mecânica quântica tem como princípio desenvolver leis que regem estas infimas partículas, já que as leis que governam o macrocosmo diferem das que governa o mundo atômico e subatômico. E ocupa um lugar pouco usual entre as teorias físicas: ela contém a mecânica clássica como um caso limite, e, ao mesmo tempo, necessita desse caso limite para estabelecer a sua linguagem. São conjuntos de regras cobertas de incertezas, e construídas por possibilidades.
Podemos até arriscar em dizer, que a mecânica quântica é algo muito subjetivo no meio do mundo exato da física. Seu entendimento é complexo e mais complexo ainda é tentar explicá-lo, por um ser um tema extremamente abrangente, técnico e complexo. Mas seu entendimento é importante, pois sem suas descobertas, o mundo seria sim um lugar muito atrasado e a mecânica quantica veio para explicar aquilo que não podia ser explicado pela ‘’simples’’ física clássica ou como também chamada newtoniana, por isso sua extrema importância no mundo, na sociedade e na vida de todos, embora não pareça.
Nosso grupo tentou ao máximo expor o tema, que como já dito, é muito complexo e abrangente de uma forma sucinta e fácil de ser entendida, esperamos ter alcançado nosso objetivo.
Obrigado pela sua leitura e a gente se vê!
Atenciosamente

Equipe Mecânica Quântica.

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