A Física quântica ou mecânica quântica

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Com base na teoria de Planck, Einstein publicou um artigo chamado “Efeito fotoelétrico”, que ajudou a impulsionar a teoria de Planck para mais tarde Max Born criar o termo “Mecânica Quântica”, em 1924.

Max Planck, Niels Bohr, Werner Heisenberg e Erwin Schrödinger, foram uns dos primeiros físicos quânticos, e com a apresentação de suas teorias ganharam o premio NOBEL, além de dar um grande avanço a física e seus estudos.

Segundo Hewitt (2015) as questões e indagações sobre o que era a luz e como ela se comportava vem desde Platão nos séculos V, IV, e veio se estendendo com, Euclides, que viveu um século depois de Platão, e por mais de dois mil anos as indagações permaneceram sem respostas. Em 1704 Isaac Newton descreve a luz como uma corrente de corpúsculos ou partículas, ele sabia que a luz tinha aspectos ondulatórios, Christian Huygens, um contemporâneo de Newton defendia que a luz era ondulatória.

Com todo esse tempo e varias teorias,em 1801Thomas Young realizou o experimento da fenda dupla, e em 1862 Maxwell reforça os dados obtidos por Thomas e 25 anos mais tarde Heinrich Hertz através de circuitos elétricos, produziu faíscas para demonstrar as ondas eletromagnéticas, em 1900 Planck chamou de quantum, porções discretas de energia radiante e que eram proporcionais à frequência da radiação:

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Em que E é a energia, e f é a frequência, eles são diretamente proporcionais.

- A quantização e a constante de Planck

De acordo com Hewitt (2015), toda matéria do universo é quantizada.

Tudo é um valor múltiplo de seus elementos como: um tijolo de ouro, ele é tem um valor inteiro múltiplo a de um átomo de ouro, ou a eletricidade a sua carga é um valor inteiro múltiplo de um elétron. Na quantização de Planck e sua constante, ele nos mostra que o mundo e o universo não é continuo suave como vemos na física clássica. Ele é granulado e não determinístico e que podemos obter mais de uma resposta de acordo com o referencial, e claro que sempre que olhamos analiticamente para um fenômeno nós o alteramos, pois em tudo há carga energética.

E=h.f

Onde E é energia, f é frequência e h é uma constante universal, hoje conhecida como constante de Planck.

De acordo com Moysés Nussenzveig 1998, a postulação de Planck diz que a troca seria “quantizada”: a frequência f de um oscilador poderia absorver ou emitir energia somente em múltiplos inteiros de um “quantum de energia”. E que Planck durante anos tentou encontras varias formas de expressar a ideia de “quantum” na física clássica, mas de tanto tentar viu que isso não seria possível.

- O efeito fotoelétrico

Em 1887 Heinrich Hertz demonstrou a validade da teoria de Maxwell, e curiosamente ao fazer isso estava descobrindo o efeito fotoelétrico, uma das primeiras evidencias da quantização.

Em 1905 a resposta chega a teoria um pouco mais audaciosa que a de Planck, Einstein propõe que a radiação eletromagnética de frequência f consiste de quanta de energia. A própria luz com propriedades quânticas e através da radiação como uma saraivada de partículas. Em suas palavras:

A ideia mais simples é que um quantum de luz transfere toda sua carga a um único elétron: vamos supor que é isto que acontece. Diz Moysés Nussenzveig (1998)

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Conhecida hoje como a equação de Einstein do efeito fotoelétrico.

Por outro lado Planck considerou que a energia na matéria está quantizada, mas que a energia radiante é continua.

Foi verificada a teoria de Einstein experimentalmente 11 anos após a apresentação da mesma, pelo físico norte-americano Robert Millikan gastou cerca de 10 anos tentando provar que a teoria de Einstein estava errada em relação ao fóton, mas só serviu para reafirmar sua validade e o que lhe valeu o premio Nobel, por validar de todas as formas possíveis. Mas o mais incrível é que só em 1923 os físicos em geral começaram a aceitar a realidade do fóton.

O efeito fotoelétrico não pode ser concebido em termos de ondas nem mesmo em termos de partículas, mas como já dito na física quântica tudo depende do referencial, então ele pertence aos dois tipos na física clássica isso não seria possível, mas vemos que ele desenvolve nos dois ramos, sem dificuldades.

Este capitulo de acordo com Hewitt (2015) e Moysés Nussenzveig (1998).

- O átomo

Ernest Rutherford em 1911 supervisionou um experimento que revelou o núcleo atômico, e que ele possuía massa milhares de vezes maior do que a dos elétrons.

Em 1897 o físico Joseph John Thomson através de um experimento cuidadosamente conseguiu calcular a razão entre a massa e a carga das partículas que formavam um raio catódico, e então as chamou de elétrons. Em 1909 Robert Millikan através de um experimento conseguiu calcular usando o valor e a razão massa-carga, a massa de um elétron, e demonstrar que ele era uma unidade quântica.

Em 1913 Neils Bohr no laboratório de Rutherford, após aplicar as teorias quânticas de Planck e Einstein ao átomo que Rutherford formulou, considerando estados estacionários de energia, e que os elétrons pudessem dar saltos quânticos emitindo luz, então:

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Onde f é a frequência, E é a diferença na energia do átomo quando os elétrons estão em orbitas diferentes, h a constante de Planck.

Após isso, Bohr partiu para o segundo passo rompendo com a física clássica, estabeleceu que os elétrons acelerados em uma orbita simples não irradiariam luz, isso só aconteceria se se o mesmo saltasse de um nível mais alto para um nível mais baixo de energia.

Bohr também explicou os raios X emitidos pelos elementos mais pesados e considerou que seu modelo atômico deveria ser apenas interpretado como modelo inicial grosseiro. Este capitulo segundo Hewitt e Nussenzveig. As ideias de Bohr acerca de saltos quânticos e das frequências proporcionais as energias continuam valendo para a física moderna atual.

- Físicos importantes

. Joseph John Thomson 1856-1940 estudou