Dualidade Onda-Partícula - Reliquias em DVDs
Física Quantica /
Idioma: Português (dublagem)
Duração total: 60 min.
Conjunto de 6 vídeo-aulas produzidas pela TV Ontário, do Canadá para ensinar conceitos da física avançada, de forma amistosa, através de animações de computador.
Este material é especialmente interessante como suporte teórico básico para quem vem se interessando pelos estudos da física quântica e sua relação com o comportamento humano, tal como apresentado em diversos documentários: Ponto de Mutação, O Universo Elegante, Universos Paralelos, Quem Somos Nós?, O Segredo.
Tema: Dualidade Onda-Partícula
- O Modelo de Partícula
Apresenta a preocupação dos antigos cientistas em entender o que é a luz, de onde ela vem, e conhecer suas propriedades. A descrição da luz a partir de um modelo de partículas foi feita por Isaac Newton, e explicava todas suas propriedades até então conhecidas como propagação em linha reta, a formação de sombra, a reflexão, a refração e a dispersão da luz. A idéia da luz ser formada por minúsculas partículas diferentes e altamente velozes perdurou por cerca de 200 anos.
- O Modelo de Onda
Esta aula mostra que, depois do modelo de partícula para a luz, proposto por Isaac Newton, surgiu o modelo de onda idealizado por Christian Huygens, que fazia uma analogia com as ondas na água e supondo a existência de um meio material para as ondas de luz se propagarem, o éter. O filme mostra os fundamentos deste novo modelo e como ele explica mais facilmente os fenômenos de difração, refração e reflexão geométrica. Mas, só depois que Thomas Young explicou o fenômeno de interferência da luz por duas fendas e das medidas de Jean Foucaut da velocidade da luz na água, derrubaram o modelo de partícula.
- O Modelo Eletromagnético
Este filme mostra que, abandonado o modelo de partícula da luz e posto em dúvida o modelo de onda, devido a não detecção do éter necessário à propagação das ondas de luz, surge o modelo eletromagnético de James Maxwell, partindo da hipótese de que a luz é composta pela propagação de uma onda elétrica e uma onda magnética, perpendiculares entre si e não necessitando de um meio material para se propagarem. Com a experiência realizada por Hertz com um transformador e uma antena, veio a confirmação da hipótese de James Maxwell e a descoberta de diversas ondas eletromagnéticas que diferiam em seu comprimento de onda ou sua freqüência.
- A Idéia do Quantum
O que é luz? Inicialmente o filme na forma computadorizada, analisa as propriedades ondulatórias da luz, ou seja, a luz é uma onda eletromagnética que se propaga através do espaço, inclusive no vácuo. Planck propôs uma teoria corpuscular onde a luz era composta por pacotes discretos de energia que se chamou de "quantum". Essa teoria foi utilizada por Einstein para explicar o efeito fotoelétrico, onde se verificou que ela é composta de um número maior de fótons, enquanto que, ao contrário do que se passava, a luz de maior freqüência possui maior energia. Portanto, o filme deixa claro que a natureza da luz é tanto corpuscular como ondulatória.
Esta aula mostra os componentes da luz, iniciando com o modelo de onda eletromagnética de Maxwell, e em seguida o modelo de quantum de Planck e Einstein, dando uma nova vida ao modelo de partícula, o fóton. O fóton luz é uma idéia nova que surgiu para explicar o comportamento da luz como pressão de partículas reais, e Newton formulou a lei do Momentum, que ajuda a explicar o que é essa pressão. Arthur Compton mostrou que os fótons também possuem momentum, ou seja, possuem um produto de uma massa pela velocidade, e isso é uma forma de explicar um dos comportamentos da luz. É mostrado o comportamento da luz através da interferência de ondas. Geoffrey Taylor encontrou uma resposta à interferência das ondas de luz, e descobriu sobre fótons de luz, e fala-se das interferências de rádio, das radiações ultra-violeta, os raios-x e radiações gama. O modelo de fótons com irradiação de energia e o modelo de onda eletromagnética se apóiam e explicam a luz.
- Ondas de Matéria
A partir da pergunta: o que é exatamente a luz, ondas ou partículas? Esta aula apresenta animações de situações onde a luz se comporta como onda, é o caso das emissões de rádio e suas interferências, onde se comporta com partículas, caso da radiação alpha, e uma situação onde dois modelos são empregados, como o caso da luz passando por fendas e sofrendo o fenômeno de difração e interferência. De Broglie sugere que as partículas podem se comportar como ondas e desenvolve uma equação onde associa o comprimento de onda de uma partícula à sua massa e velocidade. Esta equação pode ser utilizada para determinar se o comportamento de um objeto será o de uma partícula ou de uma onda e aplica em experiências com um bastão e uma bola de beiseball e raios-x atravessando um cristal de sal. Com isso chega à conclusão de que a luz é como uma partícula e como uma onda.