Partícula Onda

A luz comportando simultaneamente como uma onda e como uma partícula

Dualidade onda-partícula é o conceito de que cada partícula elementar ou quântica pode ser parcialmente descrita em termos não só de partículas, mas também de ondas.

Ela expressa a incapacidade dos conceitos clássicos “partículas” ou “onda” para descrever completamente o comportamento de objetos em escala quântica.

Como Einstein escreveu:

“Parece que temos de usar algumas vezes uma teoria e às vezes outra, enquanto que, por vezes, podemos usar qualquer uma. Estamos diante de um novo tipo de dificuldade que temos duas imagens contraditórias da realidade; separadamente e nenhuma explica totalmente os fenômenos da luz, mas juntos elas fazem “

Através do trabalho de Max Planck, Albert Einstein, Louis de Broglie, Arthur Compton, Niels Bohr, e muitos outros, a teoria científica atual sustenta que todas as partículas também têm uma natureza de onda (e vice-versa).

Este fenômeno foi verificado não somente por partículas elementares, mas também para as partículas compostas, como átomos e moléculas.

Para macroscópicas partículas, devido aos seus comprimentos de onda extremamente curtas, as propriedades da onda geralmente não pode ser detectado.

Embora o uso da dualidade onda-partícula tem funcionado bem em física, o significado ou interpretação não foi resolvido satisfatoriamente.

Niels Bohr considerava a “dualidade paradoxo ” como um fato fundamental ou metafísica da natureza. Um tipo determinado de objeto quântico vai expor às vezes onda, às vezes de partículas, caráter, de, respectivamente, diferentes configurações físicas. Ele viu tal dualidade como um aspecto do conceito de complementaridade. Bohr considerava renúncia a relação de causa-efeito, ou complementarmente, da imagem do espaço-tempo, como essencial para a conta da mecânica quântica.

Werner Heisenberg considerava ainda mais a questão. Ele viu a dualidade como presente para todas as entidades quânticas, mas não completamente na conta da mecânica quântica sempre considerado por Bohr. Viu-o no que é chamado segunda quantização, o que gera um conceito totalmente novo de campos que existem no espaço-tempo comum, a causalidade ainda a ser visualizável. Valores de campo clássicas (por exemplo, a intensidade dos campos elétricos e magnéticos de Maxwell ) são substituídos por um novo tipo de valor do campo, como considerado na teoria quântica de campos.

Luz: Partícula ou uma onda?

A natureza exata da luz visível é um mistério que tem intrigado o homem durante séculos. Cientistas gregos da antiga disciplina de Pitágoras postulou que cada objeto visível emite um fluxo constante de partículas, enquanto Aristóteles concluiu que a luz viaja em uma maneira similar a ondas no oceano. Mesmo que estas ideias foram objeto de diversas modificações e um grau significativo de evolução ao longo dos últimos 20 séculos, a essência da disputa estabelecida pelos filósofos gregos permanece até hoje.

Um ponto de vista prevê luz como a energia da onda do tipo natural, produzindo que atravessa através do espaço de um modo semelhante às ondulações que espalham através da superfície de uma lagoa ainda depois de ser perturbada por uma rocha caiu. A visão oposta afirma que a luz é composta de um fluxo constante de partículas, bem como pequenas gotículas de água borrifada de um bocal de mangueira de jardim. Durante os últimos séculos, o consenso de opinião vacilou com uma visão prevalecente de um período de tempo, apenas para ser derrubado por evidências para o outro. Somente durante as primeiras décadas do século XX foi uma prova suficiente recolhidas para fornecer uma resposta abrangente, e para surpresa de todos, ambas as teorias acabaram por ser corretas pelo menos em parte.

No início do século XVIII, o argumento sobre a natureza da luz tinha transformado a comunidade científica em campos divididos que lutavam vigorosamente sobre a validade de suas teorias favoritas. Um grupo de cientistas, que assinam a teoria ondulatória, centrado os seus argumentos sobre as descobertas de holandês Christiaan Huygens.

O campo oposto referidos nos prismas experimentais de Sir Isaac Newton como prova de que a luz viajou como um chuveiro de partículas, cada processo em uma linha reta até que foi refratada, absorvida, refletida, difratada ou perturbado de alguma outra maneira.

Embora Newton, ele mesmo, parecia ter algumas dúvidas sobre a sua teoria corpuscular da natureza da luz, o seu prestígio na comunidade científica realizada tanto peso que seus defensores ignorado todas as outras provas durante suas batalhas ferozes.

A teoria Huygens de refração da luz, com base no conceito da natureza de onda de luz, considerou que a velocidade da luz em toda a substância era inversamente proporcional ao seu índice de refração.

Em outras palavras, Huygens postulou que quanto mais luz foi “dobrado” ou refratada por uma substância, mais lento ele se moveria ao atravessar toda a essa substância.

Seus seguidores concluiu que se a luz eram compostas por uma corrente de partículas, então o efeito contrário iria ocorrer porque a luz que entra um meio mais denso seria atraído por moléculas no meio e experimentar um aumento, em vez de uma diminuição, em velocidade.

Embora a solução perfeita para este argumento seria para medir a velocidade da luz em diferentes substâncias, ar e vidro, por exemplo, os dispositivos da época não estavam à altura da tarefa. Luz apareceu para se mover com a mesma velocidade independentemente do material através do qual passou.

Mais de 150 anos se passaram antes que a velocidade da luz poderia ser medida com uma precisão de alta o suficiente para provar que a teoria Huygens foi correta.

Apesar da reputação altamente considerada de Sir Isaac Newton, um número de cientistas proeminentes no início de 1700 não concordava com sua teoria corpuscular. Alguns argumentaram que se a luz consistia de partículas, em seguida, quando dois feixes são cruzadas, algumas das partículas que colidem uns com os outros para produzir um desvio nos feixes de luz. Obviamente, não é este o caso, então concluiu-se que a luz não tem de ser constituído por partículas individuais.

Huygens, por toda a sua intuição, havia sugerido em 1.690 seu tratado Traité de la Lumière que as ondas de luz viajou através do espaço mediado pelo éter, uma substância sem peso mística, que existe como uma entidade invisível ao longo do ar e do espaço. A busca para o éter consumido uma quantidade significativa de recursos durante o século XIX antes de finalmente ser colocado para descansar.

A teoria do éter durou pelo menos até o final de 1800, como evidenciado pela demonstração de Charles Wheatstone proposta de modelo que o éter realizada ondas de luz por meio de vibração em um ângulo perpendicular à direção da propagação da luz, e modelos detalhados James Clerk Maxwell descrevendo a construção da substância invisível.

Huygens acreditava que o éter vibrado na mesma direção que a luz, e formada uma onda em si, uma vez que as ondas de luz realizado.

Num volume mais tarde, Princípio Huygens, ele engenhosamente descrito como cada ponto de uma onda poderia produzir os seus próprios ondas, que, em seguida, adicionar em conjunto para formar uma frente de onda.

Huygens empregadas esta ideia de produzir uma teoria detalhada para o fenômeno de refração, e também para explicar por que os raios de luz não colidir com o outro quando eles cruzam superfície transparente.

Quando um feixe de luz viaja entre dois meios com diferentes índices de refração, o feixe sofre uma refração, e muda de direção, quando se passa da primeira forma para a segunda. Para determinar se o feixe de luz é composta de ondas ou partículas, um modelo para cada um deles pode ser concebido para explicar o fenômeno.

De acordo com a teoria de ondas de Huygens, uma pequena porção de cada frente de onda em ângulo deve ter um impacto do segundo meio antes que o resto da parte da frente atinge a interface. Esta porção irá começar a mover-se através do segundo meio, enquanto o resto da onda ainda está viajando na primeira forma, mas irá mover-se mais lentamente, devido ao elevado índice de refração do segundo meio. Uma vez que a frente de onda é agora viajar a duas velocidades diferentes, que vão dobrar no segundo meio, mudando assim o ângulo de propagação.

Em contraste, a teoria das partículas tem um tempo bastante difícil explicar por que partículas de luz deve mudar de direção quando passam de um meio para outro.

Os defensores da teoria sugerem que uma força especial, dirigido perpendicular à interface, atua para alterar a velocidade das partículas, ao entrarem no segundo meio. A natureza exata desta força foi deixado à especulação, e sempre foi recolhido nenhuma evidência para provar a teoria.

Outra excelente comparação das duas teorias envolve as diferenças que ocorrem quando a luz é refletida de uma superfície lisa, espelho, tais como um espelho.

A tteoria ondulatória especula que a fonte de luz emite ondas de luz que se espalham em todas as direções. No momento do impacto um espelho, as ondas são refletidas de acordo com os ângulos de entrada, mas com cada onda voltou-se para a frente para produzir uma imagem invertida.

A forma de ondas que chegam é fortemente dependente de quão longe a fonte de luz é a partir do espelho. Originários de uma fonte de luz perto ainda mantém uma frente de onda esférica, curvo, enquanto a luz emitida a partir de uma fonte distância irá espalhar mais impacto e o espelho com frentes de onda que são quase plana.

No caso de uma natureza de partícula da luz é muito mais forte no que diz respeito ao fenômeno de reflexão do que é para refração.

A luz emitida por uma fonte, quer perto ou longe, chega na superfície do espelho, como uma corrente de partículas, que se desviar ou são refletidos a partir da superfície lisa. Porque as partículas são muito pequenas, um número enorme estão envolvidos em um feixe de luz de propagação, onde lado a lado viajar muito próximos entre si.

No momento do impacto no espelho, as partículas de saltar a partir de diferentes pontos, de modo que a sua ordem no feixe de luz é invertido após reflexão para produzir uma imagem inversa.

Tanto a partícula e onda teorias explicam adequadamente a reflexão a partir de uma superfície lisa. No entanto, a teoria da partícula também sugere que, se a superfície é muito grosseira, as partículas se desviar numa variedade de ângulos, dispersando a luz.

Esta teoria se encaixa muito estreitamente com a observação experimental.

Definição de dualidade onda-partícula

Se os comportamentos do elétron não permitem que ele seja observável como uma partícula e como uma onda.

A natureza bilateral do elétron é conhecida como a dualidade onda-partícula: a propriedade de partículas se comportam como ondas ea propriedade das ondas se comportam como partículas, bem como ondas. Embora a dualidade não é muito eficaz em grande assunto. A característica de onda do elétron implica muitos dos comportamentos de partículas do elétron.

A Hipótese da Teoria Quântica de Planck afirma que a energia é emitida em quanta, pequenos pacotes de energia, em vez de uma emissão contínua. Ele afirmou que a energia emitida é relacionada à frequência da luz emitida.

A hipótese de Planck afirma que um quantum de energia foi relacionado com a frequência por sua equação: E = hv.

Fonte: micro.magnet.fsu.edu/en.wikipedia.org/chemwiki.ucdavis.edu