Descreva a principais características da radiação eletromagnética.
(B) Explique a dualidade onda-partícula da matéria
(B) Explique a dualidade onda-partícula da matéria
Passo 1
Beleza, o exercício pede duas coisas:
- Descrever as principais características da radiação eletromagnética.
- Explicar a dualidade onda–partícula da matéria.
Conteúdo: Física moderna (óptica e fundamentos quânticos).
O que a gente vai usar:
O que a gente vai usar:
- Conceito de onda eletromagnética (campos elétrico e magnético oscilantes).
- Velocidade da luz no vácuo
. - Relação de Planck
. - Hipótese de De Broglie
.
A partir do próximo passo, partiu resolver passo a passo!
Passo 2
Descrevendo a radiação eletromagnética, olha só:
- É uma onda transversal, ou seja, os campos elétrico
e magnético oscilam em direções perpendiculares entre si e à direção de propagação. - No vácuo, ela viaja sempre à velocidade da luz
- Cada “modo” dessa onda tem um comprimento de onda
e uma frequência ligados por - A energia transportada por cada “pacotinho” de radiação (o fóton) é quantizada:
onde é a constante de Planck. - Como consequência disso, há todo um espectro – de rádio, micro-ondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e raios
– cada faixa com diferentes e .
Passo 3
Agora, dualidade onda–partícula da matéria:
- Experimentos como o efeito fotoelétrico mostraram que a luz, embora seja onda, se comporta como partícula (fóton) de energia
. - Louis de Broglie deu um passo além e disse: “Se a luz (normalmente onda) vira partícula, será que a matéria (normalmente partícula) não vira onda?”
- Ele associou a cada partícula de momento
uma onda de comprimento - Isso explica, por exemplo, por que elétrons formam padrões de difração (como ondas) em fendas estreitas.
- Resumindo: matéria e radiação têm dupla natureza – às vezes ondulatória, às vezes corpuscular – dependendo de como a gente mede.
Resposta
(A) Radiação eletromagnética é uma onda transversal de campos
e
, propaga-se no vácuo a
, tem espectro caracterizado por
e
com energia quantizada
.
(B) Dualidade onda–partícula: a luz se comporta como onda e fóton, e a matéria (elétrons, prótons…) também exibe comportamento ondulatório com , unificando essa “dupla cara” na física quântica.
(B) Dualidade onda–partícula: a luz se comporta como onda e fóton, e a matéria (elétrons, prótons…) também exibe comportamento ondulatório com