No colégio, estamos acostumados a estudar física. No entanto, existe um tipo de física a que talvez nem todos estejam acostumados. É sobre o física quântica. Muitos não sabem o que é física quântica. É um tema altamente debatido e fascinante que pode revolucionar nossa ideia do universo que nos rodeia. É a teoria da física que descreve o comportamento da matéria e também tem várias aplicações na vida cotidiana.
Portanto, neste artigo vamos dizer o que é a física quântica e quais são suas características.
O que é física quântica
A física quântica também é chamada de teoria quântica ou mecânica. Porque se baseia em uma teoria mecânica que enfoca a escala dos comprimentos e os fenômenos da energia atômica e subatômica, dando nova vida às teorias anteriores, hoje consideradas obsoletas.
Qual é a diferença entre a física clássica e a física quântica? Este último descreve a radiação e a matéria como fenômenos duais: ondas e partículas. Portanto, a dualidade onda-partícula pode ser considerada como uma das características desta mecânica. A relação entre ondas e partículas é estudada e confirmada por meio de dois princípios:
- O princípio da complementaridade
- Princípio da incerteza de Heisenberg (o último formaliza o primeiro).
Certamente podemos ter certeza de que, após a descoberta da teoria da relatividade e o nascimento da física clássica, essas percepções inauguraram uma nova era, a física moderna. Para estudar a mecânica quântica de forma abrangente, uma integração entre diferentes setores da física é necessária:
- Física atômica
- partículas físicas
- Física da matéria
- Física nuclear
Origem
Física clássica não podia estudar a matéria no nível micro no final do século XNUMX, o que pode ser considerado além do escopo da medição atômica. Portanto, é impossível estudar a realidade experimental, especialmente fenômenos relacionados à luz e aos elétrons. Mas as pessoas sempre querem ir mais longe, e sua curiosidade inata o leva a explorar mais.
No início do século XNUMX, as descobertas que surgiram da escala atômica desafiaram antigas suposições. A teoria quântica nasceu graças a um termo cunhado pelo acadêmico Max Planck no início do século XX. O conceito básico é que a magnitude microscópica e a quantidade de alguns sistemas físicos podem até mesmo mudar de forma descontínua, mas discretamente.
Estes são os estudos e pesquisas que permitiram chegar a estas conclusões:
- 1803: reconhecimento dos átomos como um elemento constituinte das moléculas
- 1860: a tabela periódica agrupa átomos por propriedades químicas
- 1874: descoberta do elétron e do núcleo
- 1887: estudos sobre radiação ultravioleta
A última data pode marcar a linha divisória principal. Para frequências de radiação abaixo do limite, o fenômeno de interação (efeito fotoelétrico) entre a radiação eletromagnética e a matéria desaparece. Devido ao efeito fotoelétrico, a energia dos elétrons é proporcional à frequência da radiação eletromagnética. A teoria das ondas de Maxwell não é mais suficiente para explicar certos fenômenos.
Teoria quântica
Para resumir os fatores que contribuíram para o nascimento da física quântica, podemos listar datas mais importantes que estão associadas a descobertas e conhecimentos usados para traçar a história da mecânica quântica:
- 1900: Planck IEle introduz a ideia de que a energia é quantificada, absorvida e emitida.
- 1905: Einstein demonstra o efeito fotoelétrico (a energia do campo eletromagnético é transportada por quanta de luz (fótons)
- 1913: Bohr quantifica o movimento orbital do elétron.
- 1915: Summerfeld introduz novas regras, generalizando métodos de quantificação.
Mas foi a partir de 1924 que a teoria quântica, como a conhecemos agora, lançou as bases. Neste dia, Louise de Broggie desenvolveu a teoria das ondas de matéria. No ano seguinte, Heinsburg assumiu, formulou a mecânica da matriz e, em seguida, Dirac propôs a teoria da relatividade especial em 1927. Até 1982, quando o Instituto de Óptica Orsay concluiu sua investigação da violação da desigualdade de Bell, essas descobertas continuaram uma após a outra .
Princípios da física quântica
Entre as descobertas mais fascinantes, encontramos:
- Dualidade onda-partícula
- Princípio de complementaridade
- Começo da incerteza
Dualismo onda-partícula
Antes, apenas a física clássica existia. Este foi dividido em dois grupos de leis:
- As leis de Newton
- Leis de Maxwell
O primeiro conjunto de leis descreve o movimento e a dinâmica de objetos mecânicos, enquanto o segundo conjunto de leis descreve as tendências e conexões entre os sujeitos que fazem parte dos campos eletromagnéticos: ondas de luz e rádio, Por exemplo.
Alguns experimentos mostram que você pode pensar na luz como uma onda. Mas eles não foram confirmados. Por outro lado, a luz tem natureza partícula (de Einstein e Planck) e, portanto, a ideia de que ela é composta por fótons ganha cada vez mais legitimidade. Graças a Bohr, foi entendido que a natureza da matéria e da radiação eram:
- Faça uma onda
- Faça disso um corpo
Já não era possível pensar de uma maneira ou de outra, mas de uma perspectiva complementar. O princípio complementar de Bohr apenas enfatiza este ponto, isto é, fenômenos que ocorrem na escala atômica têm as propriedades duais de ondas e partículas.
Princípio da incerteza de Heinsenberg
Como mencionamos anteriormente em 1927, Heinsenberg mostrou que certos pares de quantidades físicas, como velocidade e posição, não pode registrar simultaneamente sem erro. A precisão pode afetar uma das duas medições, mas não as duas ao mesmo tempo, porque fenômenos como a velocidade afetarão o outro resultado da medição e invalidarão a medição.
Para localizar o elétron, é necessário iluminar um fóton. Quanto mais curto for o comprimento de onda do fóton, mais precisa será a medição da posição do elétron. Na física quântica, a baixa frequência de onda dos fótons transporta mais energia e velocidade do que os elétrons absorvem. Ao mesmo tempo, essas medições não podem ser determinadas.
Espero que com essas informações você possa aprender mais sobre o que é a física quântica e quais são suas características.