Dualidade Onda-Partícula
(também chamada de onda-crepusculo ou dualidade matéria-energia )

Ao longo dos tempos o ser humano e os animais evoluíram de forma a ter uma sensibilidade maior para a luz visível. O estudo dos fenômenos ópticos é fascinante, pois os variados tipos de imagens podem trazer diversos tipos de emoções ao ser humano e mesmo aos animais. Mas a evolução vem da necessidade destes seres obterem informações do meio em que vivem.

Na história da humanidade alguns estudos resultaram em grandes descobertas. Primeiramente, com relação à luz, estudou-se a possibilidade dela se propagar em linha reta. Mais tarde, Isaac Newton decompõe a luz em várias cores e também consegue demonstrar que várias cores compõe a luz branca.

Muitas discussões foram feitas com relação à luz. Quando se fala em propagação automaticamente considera-se um deslocamento com certa velocidade. Mas velocidade do quê? De uma onda ou de uma partícula?

Primeiramente, faz-se necessário fazer algumas considerações:

Uma onda é uma perturbação que se propaga em um meio. No caso de uma onda eletromagnética a perturbação é do campo elétrico e do campo magnético. É um argumento plausível pra explicar a luz.

Mas alguns experimentos realizados no inicio do século XX mudam um pouco essa concepção com relação a este importante ente físico. Entre os mais relevantes, podem ser citados o efeito fotoelétrico, o espalhamento Compton e a produção de raios X.

Pela primeira vez em 1924 pelo físico francês Louis-Victor de Broglie, quando fez um experimento com partículas em fenda única, anunciou que os elétrons apresentavam características tanto ondulatórias como corpusculares, comportando-se de um ou outro modo dependendo do experimento específico. Se observa na experiencia uma região de máxima incidência de partículas, conforme mostra a figura 01.

01.
Figura 01: as partículas são colimadas por uma fenda e incidem no anteparo formando um padrão de interferência com uma franja apenas.



Lous-Victor de Broglie



Fica evidente o caráter ondulatório quando se faz um experimento com fenda de espessura da ordem do comprimento de onda da luz incidente conforme a figura 02.

02.
Figura 02: ao centro, apenas uma franja de intensidade luminosa máxima.



Thomas Young



Nestes dois casos se observa a intensidade máxima em uma única região do anteparo.

Quando a onda incide em um colimador com duas fendas observa-se um padrão de interferência com várias franjas. . A experiência de Thomas Young(experiência da dupla fenda) exemplifica de maneira sensível esta dualidade. Isto ocorre devido ao fato de que há uma interferência construtiva quando a intensidade máxima da onda da luz emergente de uma fenda coincide com o máximo da onda emergente da outra fenda. Isso ocorre porque há uma diferença de caminho da luz emergente de cada fenda. O mesmo acontece com os mínimos e forma o padrão de interferência da figura 03.

03.
Figura 03: várias franjas de intensidade luminosa máxima no centro.




De Broglie se baseou no efeito fotoelétrico para chegar a esta conclusão, já que Albert Einstein havia concluído que os fótons que atuavam no efeito fotoelétrico eram partículas com energia E=h•f, onde f é a frequência de onda. Einstein, concluiu desta forma que, em determinados processos, as ondas se comportam como corpúsculos. Então, de Broglie associou o inverso, ou seja, que toda a partícula se comportava como uma onda. O físico francês foi capaz de relacionar o comprimento de onda com a massa da partícula, mediante a formula λ=h/m•v, onde o produto m•v representa o módulo do vetor P, ou quantidade de movimento, h é a constante de Constante de Planck, e 'λ', o comprimento de onda. Observando-se a fórmula verifica-se facilmente que, à medida que a massa ou sua velocidade aumenta, diminui consideravelmente o comprimento de onda. Os corpos macroscópicos têm associada uma onda, porém a massa é tão grande que se pode afirmar que apresenta um comprimento de onda desprezível, porém não nula. Por isso, na hora de falar sobre partículas é muito importante considerar a dualidade, já que o comprimento de onda que possuem explica muitos de seus fenômenos.

Quando a mesma experiência é realizada com partículas, o padrão deve ser formado apenas por duas raias de máxima intensidade. Mas não é isto que se observa se a mesma experiência for realizada com prótons, nêutrons ou elétrons. O que se observa é um padrão de interferência! É isto que intriga os físicos: a luz se comporta ora como onda, ora como partícula. E as partículas se comportam como onda em determinadas situações.



Conclusão:
A partir deste trabalho nos conseguimos entender as explicações clássicas sobre a Dualidade onda partícula e concluímos que o elétron não está bem definido na sua orbita do átomo. Quanto mais preciso soubermos sua posição, menos preciso será para nos sua velocidade, tornando impossível descrever o elétron em cada instante.




Bibliografia:
http://www.infoescola.com/fisica/dualidade-onda-particula/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Dualidade_onda-corp%C3%BAsculo





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