Descreva a principais características da radiação eletromagnética.
(D) O que são funções de onda e níveis de energia

Passo 1

Beleza, o que o enunciado quer é: “Descrever as principais características da radiação eletromagnética” e, na parte (D), “explicar o que são funções de onda e níveis de energia”. Isso cai na matéria de Física/Química Quântica básica. Para resolver, a gente vai precisar:
  • Conhecer o que é radiação eletromagnética (ondas, espectro, relação entre frequência, comprimento de onda e energia).
  • Entender o básico de mecânica quântica (funções de onda, interpretação probabilística e quantização de energia via solução da equação de Schrödinger).

Passo 2

Características da radiação eletromagnética
  1. Onda transversal dupla:
    • A radiação eletromagnética é formada por dois campos oscilantes, o elétrico E e o magnético B, perpendiculares entre si e à direção de propagação.
  2. Velocidade no vácuo:
    • Toda onda eletromagnética se desloca no vácuo com velocidade c = lambda,nu .
  3. Relação frequência–comprimento de onda:
    • A frequência E = h,nu, e o comprimento de onda estão ligados por
  4. Energia de cada fóton:
    • No modelo de partícula-onda, cada “pacotinho” de luz (fóton) tem energia onde é a constante de Planck ( ).
  5. Espectro eletromagnético:
    • Vai desde ondas de rádio (longa , baixa ) até raios-gama (curtíssima , altíssima ). Cada região interage de um jeito diferente com a matéria.

Passo 3

O que são funções de onda e níveis de energia
  1. Função de onda hat H ,Psi = E,Psi, :
    • Na mecânica quântica, um sistema (átomo, partícula presa, etc.) é descrito pela função de onda En = n^2 h^28mL^2, n=1,2,3,dots .
    • En = -13,6 eVn^2, n=1,2,3,dots pode ser complexa, mas o que importa fisicamente é , que dá a densidade de probabilidade de encontrar a partícula em cada ponto do espaço.
    • A equação de Schrödinger independente do tempo é onde (Hamiltoniano) é o operador energia total (cinética + potencial).
  2. Níveis de energia quantizados:
    • Nem todo valor de é permitido; a solução da equação de Schrödinger gera apenas certos autovalores .
    • Por exemplo, num “poço infinito” unidimensional de largura ,
    • Num átomo de hidrogênio,
    • Cada define uma função de onda distinta e um valor de energia .

Resposta

A radiação eletromagnética é uma onda transversal de campos elétrico e magnético, propaga-se no vácuo a , tem comprimento de onda , frequência e fótons com energia . Seu espectro vai de ondas de rádio a raios-gama. Em mecânica quântica, descrevemos partículas com funções de onda , cuja probabilidade de presença é . A equação de Schrödinger impõe que só alguns valores de energia (“níveis de energia”) sejam permitidos, cada um associado a uma .

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