Mecanica Quantica

UNIP

Atividade Práticas supervisionadas

(APS)

Mecânica Quântica

Nome: Diego Vilas Correa

EC3P48- 2G1

Índice

1 Introdução-----------------------------------------------------------------------------------------------2

2 Revisão bibliográfica---------------------------------------------------------------------------------5

2.1 O conceito do estado da mecânica quântica------------------------------------------------6

2.2 A representação do estado----------------------------------------------------------------------8

2.3 O Princípio da incerteza--------------------------------------------------------------------------9

2.4 O princípio da superposição-------------------------------------------------------------------10

2.5 Segundo o postulado por:----------------------------------------------------------------------11

2.6 A experiência da dupla fenda ou experiência de Thomas Young------------------12

4 Aplicações na ciência e tecnologia------------------------------------------------------------13

5 Impactos Produzidos-------------------------------------------------------------------------------16

6 Efeito do trabalho na formação do aluno------------------------------------------------------21

7 Conclusão---------------------------------------------------------------------------------------------23

8 Bibliografia--------------------------------------------------------------------------------------------25

Mecânica quântica

1 Introdução

Mecânica Quântica (ou teoria quântica) é um ramo da física que lida com o comportamento da matéria e da energia na escala de átomos e partículas subatômicas. A Mecânica Quântica é fundamental ao nosso entendimento de todas as forças fundamentais da natureza, exceto a gravidade.

A Mecânica Quântica é a base de diversos ramos da física, incluindo

eletromagnetismo, física de partículas, física da matéria condensada, e até mesmo partes da cosmologia. A Mecânica Quântica também é essencial para a teoria das ligações químicas (portanto de toda química), biologia estrutural, e tecnologias como a eletrônica, tecnologia da informação, e nanotecnologia. Um século de experimentos e trabalho na física aplicada provou que a Mecânica Quântica está correta e tem utilidades práticas.

A Mecânica Quântica começou a ser desenvolvida no início do século 20, com o trabalho pioneiro de Max Planck e Niels Bohr. Max Born criou o termo "Mecânica Quântica" em 1924. A comunidade de física logo aceitou a Mecânica Quântica devido a sua grande precisão nas previsões empíricas, especialmente em sistemas onde a mecânica clássica falha. Um grande sucesso da Mecânica Quântica em seu princípio foi a explicação da dualidade onda-partícula, ou seja, como em níveis subatômicos o que veio a se chamar de partículas subatômicas têm propriedades de ondas e o que era considerado onda tem propriedade corpuscular. A Mecânica Quântica também pode ser aplicada a uma gama muito maior de situações do que a relatividade geral como, por exemplo, sistemas nos quais a escala é atômica ou menor, e aqueles que têm energias muito baixas ou muito altas ou sujeitos às menores temperaturas.

No final do século 19, a física clássica parecia quase completa para alguns, mas essa percepção foi desafiada por achados experimentais que tal física não era capaz de explicar. Teorias físicas que funcionavam bem para situações na escala humana de espaço e tempo não eram suficientes para explicar situações que eram muito pequenas, muito massivas, ou de objetos que se moviam a velocidades muito elevadas. Uma visão do universo que havia sido imposta por observações comuns estava sendo desafiada por observações e teorias que previam corretamente onde a mecânica clássica havia dado resultados impossíveis. Mas a figura que emergia era a de um universo que se recusava a comportar-se de acordo com o senso comum humano.

Nas grandes escalas, a teoria da relatividade dizia que o tempo não passa à mesma proporção para todos observadores, que a matéria poderia se converter em energia e vice-versa, que dois objetos se movendo a velocidades maiores que a metade da velocidade da luz, não poderiam se aproximar a uma velocidade que excedesse

aquela da luz, que o tempo progride a taxas menores próximos a corpos de massa elevada, etc. As coisas não funcionavam da maneira que as experiências com réguas e relógios aqui na terra havia nos levado a esperar.

Nos experimentos em pequenas escalas, as maravilhas eram ainda mais presentes. Um fóton ou elétron não têm nem uma posição nem uma trajetória entre os pontos onde são emitidos e onde são detectados. Os pontos onde tais partículas podem ser

detectada e não são onde alguém esperaria que fosse baseado nas experiências cotidianas. Com uma pequena probabilidade, o ponto de detecção pode até mesmo ser do outro lado de uma barreira sólida (efeito de tunelamento). A probabilidade é um fator saliente nas interações nessa escala. A trajetória de qualquer objeto de escala atômica é imprecisa no sentido de que qualquer medida que faça a posição de um objeto tornar-se mais precisa reduz a precisão com a qual nós podemos observar sua velocidade e vice-versa.

Na era da física clássica, Isaac Newton e seus seguidores acreditavam que a luz era constituída por um feixe de partículas, e outros acreditavam que a luz consistia de ondas se propagando em algum meio. Ao invés de encontrar um experimento que provasse que um dos lados estava certo, os físicos descobriram que um experimento designado a mostrar a frequência da luz ou outras “características de ondas” demonstrara à natureza ondulatória da luz, enquanto que um experimento designado a mostrar seu momentum linear ou outra "característica corpuscular" revelará a natureza corpuscular da luz. Ainda mais, objetos do tamanho de átomos, e até mesmo algumas moléculas, revelaram sua natureza ondulatória quando