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A física quântica, também conhecida como mecânica quântica ou teoria quântica, é um ramo da física que descreve o comportamento e a interação entre a matéria e a energia na escala das partículas subatômicas, dos fótons e de certos materiais a uma temperatura muito baixa. O domínio quântico é definido como o local onde a "ação" (ou às vezes o momento ou movimento angular) da partícula está dentro de algumas ordens de magnitude de uma constante física bem pequena chamada constante de Planck.
Passos
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Comece aprendendo sobre o significado da constante de Planck na física. Na mecânica quântica, a quantidade de ação é a constante de Planck, geralmente chamada de h . Da mesma maneira, para as partículas subatômicas que interagem, a quantidade de momento angular é a constante de Planck reduzida (dividida por 2π), indicada por ħ e chamada de constante de Dirac. O valor da constante de Planck é muito pequeno, suas unidades são aquelas do momento angular, e a noção de ação é o conceito matemático mais geral. Como o nome mecânica quântica indica, certas quantidades físicas, como o momento angular, podem mudar somente em quantidades discretas (finitas), não de maneira contínua (análoga). [1] X Fonte de pesquisa
- Por exemplo, o momento angular de um elétron ligado a um átomo ou molécula é quantizado e só pode ter valores múltiplos da constante de Planck reduzida. Essa quantização dá origem às orbitais eletrônicas de uma série de números quânticos primários inteiros. Em contraste, o momento angular de um elétron solto próximo não é quantizado. A constante de Planck também tem papel na teoria quântica da luz, em que a quantidade de luz é o fóton, e a matéria e a energia interagem por meio da transição eletrônica atômica, ou "salto quântico", do elétron ligado ao átomo.
- As unidades da constante de Planck também podem ser vistas em termos de energia x tempo. Por exemplo, na área da física de partículas, a noção de partículas virtuais se refere a partículas que aparecem espontaneamente no vácuo por uma fração minúscula de tempo e desempenham um papel na interação entre as partículas. O tempo de vida limite dessas partículas virtuais é a energia (massa) da partícula vezes aquele tempo de vida. A mecânica quântica é uma área ampla, mas toda a sua matemática envolve a constante de Planck.
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Aprenda sobre as partículas com massa. Essas partículas passam por uma transição quântico-clássica. Ainda que o elétron livre apresente algumas propriedades quânticas, como o spin , conforme ele se aproxima do átomo e fica mais lento (talvez por emitir fótons), ele passa por uma transição do comportamento clássico para o quântico conforme sua energia fica abaixo da energia de ionização. O elétron então se liga ao átomo, e seu momento angular, no que diz respeito ao núcleo do átomo, fica restrito a valores quantizados das orbitais que ele pode ocupar. A transição é repentina e pode ser comparada à transição de um sistema mecânico que, exibindo um comportamento instável, passa a ser estável; ou um sistema com comportamento simples que passa a ser caótico, ou ainda à de um foguete ficando mais lento, abaixo da velocidade de escape, e entrando na órbita de alguma estrela ou outro objeto celeste. Em contraste, os fótons, que não têm massa, não passam por tal transição: eles apenas viajam pelo espaço sem sofrerem mudanças, até interagirem com outras partículas e depois desaparecer. Quando você olha para o céu à noite, os fótons de alguma estrela viajaram por anos-luz de espaço inalterados e interagiram com um elétron em uma molécula da sua retina, transferiram sua energia e desapareceram. [2] X Fonte de pesquisaPublicidade
Dicas
- Alguns dos pré-requisitos para a física quântica incluem os conceitos da mecânica clássica, o Hamiltoniano e as diferentes propriedades de ondas, como interferência, difração, etc. Consulte livros didáticos e de referência apropriados ou pergunte para seu professor de física. É preciso entender bem a física do ensino médio e os pré-requisitos para ela. Será necessário também aprender um pouco de matemática de nível universitário.
- Resolva os problemas numéricos de física do ensino médio para praticar os conceitos necessários para resolver os problemas matemáticos da física quântica.
- Há séries de palestras sobre o assunto no YouTube.
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Referências
- ↑ https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/plancks-constant/
- ↑ https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/02/27/quantum-uncertainty-extends-even-to-mass-as-particle-physics-demonstrates/#71e1f5ca3edf
- ↑ https://www.forbes.com/sites/chadorzel/2015/07/08/six-things-everyone-should-know-about-quantum-physics/#598622407d46
- ↑ https://www.forbes.com/sites/chadorzel/2015/07/08/six-things-everyone-should-know-about-quantum-physics/#598622407d46
- ↑ https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/02/27/quantum-uncertainty-extends-even-to-mass-as-particle-physics-demonstrates/#72b7460d3edf
- ↑ https://ocw.mit.edu/courses/physics/8-04-quantum-physics-i-spring-2013/lecture-notes/MIT8_04S13_Lec03.pdf
- ↑ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/schr.html
- ↑ https://www.scientificamerican.com/article/quantum-physics-may-be-even-spookier-than-you-think/
- ↑ https://pdfs.semanticscholar.org/fcfb/43bdc22feb84050a364f851a93f97deae38d.pdf
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