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29: Introdução à Física Quântica

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    • 29.0: Prelúdio da Física Quântica
    • 29.1: Quantização de energia
      A energia é quantizada em alguns sistemas, o que significa que o sistema pode ter apenas certas energias e não um continuum de energias, ao contrário do caso clássico. Isso seria como ter apenas certas velocidades nas quais um carro pode viajar, porque sua energia cinética pode ter apenas certos valores. Também descobrimos que algumas formas de transferência de energia ocorrem com pedaços discretos de energia.
    • 29.2: O efeito fotoelétrico
      Quando a luz atinge os materiais, ela pode ejetar elétrons deles. Isso é chamado de efeito fotoelétrico, o que significa que a luz (foto) produz eletricidade. Um uso comum do efeito fotoelétrico é em medidores de luz, como aqueles que ajustam a íris automática em vários tipos de câmeras. De forma semelhante, outro uso é em células solares, como você provavelmente fez em sua calculadora ou já viu em um telhado ou em uma placa de beira de estrada.
    • 29.3: Energias de fótons e o espectro eletromagnético
    • 29.4: Momentum de fótons
    • 29.5: A dualidade partícula-onda da luz
      Sabemos há muito tempo que a radiação EM é uma onda, capaz de interferência e difração. Agora vemos que a luz pode ser modelada como fótons, que são partículas sem massa. Isso pode parecer contraditório, já que normalmente lidamos com objetos grandes que nunca agem como ondas e partículas. Uma onda do mar, por exemplo, não se parece em nada com uma rocha. Para entender os fenômenos de pequena escala, fazemos analogias com os fenômenos de grande escala que observamos diretamente.
    • 29.6: A natureza ondulatória da matéria
      Partículas de matéria também têm um comprimento de onda, chamado de comprimento de onda de Broglie, dado por\(\lambda = \frac{h}{p}\), onde\(p\) está o momento. Verificou-se que a matéria tem as mesmas características de interferência de qualquer outra onda.
    • 29.7: Probabilidade e o Princípio da Incerteza de Heisenberg
      Experimentos mostram que você encontrará o elétron em algum local definido, ao contrário de uma onda. Mas se você configurar exatamente a mesma situação e medi-la novamente, encontrará o elétron em um local diferente, geralmente muito longe de qualquer incerteza experimental em sua medição. Medições repetidas exibirão uma distribuição estatística de locais que parecem ondulações.
    • 29.8: A dualidade partícula-onda revisada
      A dualidade partícula-onda se refere ao fato de que todas as partículas — aquelas com massa e aquelas sem massa — têm características de onda. Essa é mais uma conexão entre massa e energia.
    • 29.E: Relatividade Especial (Exercício)

    Miniatura: Às vezes, a matéria se comporta como uma partícula e às vezes como uma onda. A física quântica é o estudo desse fenômeno. Imagem usada com permissão (domínio público; Maschen).