Física - Ciência à Mão - USP

Unidade 2
Mecânica quântica
INTRODUÇÃO
A história da Mecânica Quântica surgiu em 1900 com o físico alemão
Max Planck (1858-1957) como tentativa de explicar os resultados experimentais
obtidos na emissão de energia por um corpo incandescente. Este problema
conhecido como a Radiação do Corpo Negro atormentava os físicos do
final do século XIX, que tentavam resolvê-lo utilizando as leis do Eletromagnetismo,
porém sem obter nenhum sucesso.
A equação que resolveria esse problema só foi obtida em 1900, por Planck,
que, para obtê-la, teve de fazer uma hipótese ousada. Vale ressaltar que, segundo
Planck, essa hipótese foi feita por “puro desespero”, pois nem ele mesmo
acreditava nela.
Ele considerou que a radiação emitida por um corpo não ocorria de maneira
contínua, mas sim na forma de pequenos “pacotes” de energia, que poderia
ser expresso pela equação: E = h . f, onde E é a energia do quantum, f é a
freqüência da radiação emitida e h é uma constante chamada constante de
Planck. Assim, qualquer que fosse a quantidade de energia emitida por um
corpo, ela deveria ser sempre um múltiplo de E.
Verificou-se, logo depois, que, incidindo luz ultravioleta ou luz visível sobre
determinados metais, estes perdem elétrons. Coube ao alemão naturalizado
americano Albert Einstein (1879-1955), em 1905, a explicação e a medida quantitativa
do fenômeno, utilizando a teoria dos quanta, que veio também a ser
aplicada aos fenômenos luminosos, concluindo que o quantum é uma determinada
quantidade de energia associada ao fóton da luz. A cada radiação e a cada
onda eletromagnética está associada uma freqüência e, segundo Planck, a cada
freqüência está associado um pacote de energia: o quantum.
Daí começaram a surgir perguntas: por que o espectro de elementos no
estado gasoso é sempre descontínuo? Por que o espectro do hidrogênio, elemento
de um só elétron, é o mais simples? Por que a complexidade do espectro
aumenta à medida que aumenta o número de elétrons de um elemento?
As respostas para tais perguntas e muitas outras foram dadas pelas idéias
criadas por Planck, Einstein, De Broglie e outros cientistas que se debruçaram
sobre essas questões. O estudo dessas idéias, a quantização da matéria e a
explicação de muitos problemas que atormentaram os físicos até o final do
século XIX serão dados na continuação desta intrigante parte da Física, denominada
de Mecânica Quântica.
Organizadores
Maurício Pietrocola
Nobuko Ueta
Elaboradores
Guilherme Brockington
Wellington Batista de
Sousa
Nobuko Ueta