Entre os fenômenos listados, selecione aquele que fornece as melhores evidências de que as partículas têm caráter de onda. Explique seu raciocínio.
(a) Espalhamento de partículas a por uma folha de ouro
(b) Difração dos elétrons
© Raios catódicos
(d) Efeito fotoelétrico
(a) Espalhamento de partículas a por uma folha de ouro
(b) Difração dos elétrons
© Raios catódicos
(d) Efeito fotoelétrico
Passo 1
Beleza, a questão pede pra gente escolher qual desses fenômenos mostra de forma mais clara que partículas (tipo elétrons) têm comportamento de onda. O conteúdo aqui é a dualidade onda-partícula, e o que precisamos entender é o que é difração/interferência (característica típica de onda) e como foi mostrado em cada caso.
Passo 2
Antes de mais nada, o lance da dualidade é que, no mundo quântico, certas “partículas” também se comportam como “ondas”. Uma das assinaturas mais clássicas de onda é a difração – você manda algo passar por fendas ou por um cristal e observa um padrão de franjas (regiões claras e escuras) ou anéis que só acontecem se aquilo se espalhar por interferência.
Além disso, Louis de Broglie sugeriu que toda partícula com momento tinha um comprimento de onda associado:
Além disso, Louis de Broglie sugeriu que toda partícula com momento
onde
é a constante de Planck. Se a gente consegue medir esse
por meio de um padrão de difração, tá aí a prova de onda.
Passo 3
Agora vamos pensar em cada caso:
(a) Espalhamento de partículas α na folha de ouro: foi o experimento de Rutherford, que mostrou núcleo pequenininho e densão de carga – não tem padrão de interferência, é mais colisão de bolas de bilhar.
(b) Difração dos elétrons: quando elétrons passam por um cristal ou uma fenda dupla, eles formam um padrão de franjas ou anéis, igual luz faz. Isso é puro comportamento de onda.
© Raios catódicos: tubo de Crookes, mostra que elétrons são partículas carregadas (feito seta), mas não vemos padrão de onda.
(d) Efeito fotoelétrico: mostra luz como partícula (fóton), não prova nada da onda do elétron.
(a) Espalhamento de partículas α na folha de ouro: foi o experimento de Rutherford, que mostrou núcleo pequenininho e densão de carga – não tem padrão de interferência, é mais colisão de bolas de bilhar.
(b) Difração dos elétrons: quando elétrons passam por um cristal ou uma fenda dupla, eles formam um padrão de franjas ou anéis, igual luz faz. Isso é puro comportamento de onda.
© Raios catódicos: tubo de Crookes, mostra que elétrons são partículas carregadas (feito seta), mas não vemos padrão de onda.
(d) Efeito fotoelétrico: mostra luz como partícula (fóton), não prova nada da onda do elétron.
Ou seja, só na difração dos elétrons você vê claramente um padrão de interferência que só acontece com ondas.
Resposta
(b) Difração dos elétrons porque é o único experimento que gera um padrão de interferência/franjas, típico de onda, confirmando o comprimento de onda de Broglie.