MECÂNICA ONDULATÓRIA
Mecânica Quântica
Bom como vimos anteriormente, conseguimos ver que os fenômenos físicos relacionamos principalmente com a matéria fundamental (átomos, elétrons, prótons, etc) a física até então entrou em um enigma aparentemente indecifrável! Partículas se comportam como ondas e vice-versa.
Bem! Os conteúdos a seguir são conceitos abstratos e avançados de Física. Peço que para você aluno tenha uma mente aberta para os novos conceitos que iremos esboçar a vocês agora. É exatamente neste ponto que conseguiremos ver a verdadeira ruptura da Física Moderna com a Física Clássica, como haviamos citado anteriorente! Um universo completamente diferente jamais visto nas aulas de fisica lecionadas em sua sala de aula. Para entendermos melhor as leis quânticas devemos enteder estes dois conceitos fundamentais da teoria "A dualidade onda e partícula de De Broglie" e "Princípio da Incerteza de Heinsenberg".
Louis Victor de Broglie entendeu, em 1925, o caráter dual da luz para a matéria. Por representar um grande passo para a Física, de Broglie recebeu, em 1929, o Prêmio Nobel de Física. Uma pergunta que certamente lhe ocorreu foi que se a luz, até então tida como onda, se comportava como partícula em certas situações, por que não o elétron, tido como partícula, não poderia se comportar também como uma onda dependendo da experiência? Segundo de Broglie, a matéria também poderia apresentar tal comportamento dual.
A proposta de de Broglie para a dualidade onda-partícula para a matéria se estende a toda matéria como prótons, nêutrons, átomos, moléculas e não somente aos elétrons. Eis o problema: qual o comprimento de onda associado a uma partícula para que esta possa ser descrita como onda? Para responder a essa pergunta de Broglie apresentou a seguinte relação...
Em resumo, o Princípio de de Broglie atribui um comprimento de onda de matéria para qualquer massa m com velocidade v. Em outras palavras toda a matéria tem um comprimento de onda associado. Para entendermos melhor este conceito, vejamos um exemplo com uma bola de baseball. Calculando o comprimento de onda de de Broglie associado a uma bola de baseball com massa de 400 g que se desloca a uma velocidade de 10 m/s, encontramos:
Dessa forma, não há como verificar o comportamento ondulatório para um objeto com comprimento de onda dessa ordem de grandeza. Esse comprimento é tão pequeno que chega a ser vezes menor que o núcleo do átomo. Lembre-se que para observar um comportamento ondulatório podemos arrumar situações que mostrem difração e interferência (propriedades típicas de ondas). No entanto, os obstáculos e/ou as aberturas que precisamos colocar no caminho das ondas devem ter dimensão (tamanho) da mesma ordem que o comprimento de onda da onda que queremos ver difratar ou interferir.
Isso então significa que associar o comportamento ondulatório à corpos grandes (macroscópicos) e seus comprimentos de onda, não faz sentido algum, pois o comprimento de onda associado a eles é extremamente pequeno em relação as suas próprias dimensões. Agora associar um comprimento de onda a partículas elementares como (prótons, nêutrons, elétrons, etc...) faz sentido, pois o comprimento de onda associado a esta micro escala é igual ou se não muito próximo da própria dimensão deles, ou seja, uma ótima aproximação para entender seus comportamentos.