Marque as afirmativas verdadeiras relativas ao princípio de incerteza.
- O princípio de incerteza de Heisenberg é decorrência da natureza ondulatória da matéria em escala microscópica.
O princípio da incerteza de Heisenberg impede que uma partícula subatômica siga uma trajetória bem definida
- A difração da luz ao passar por uma fenda estreita pode ser interpretada como decorrente do princípio de incerteza de Heisenberg.
- Depois da descoberta do princípio de incerteza de Heisenberg percebeu-se que a natureza não podia obedecer ao determinismo newtoniano.
Se a incerteza na energia de um estado atômico excitado é pequena, então o tempo de vida desse estado também é pequeno.
- A igualdade na relação de incerteza
só acontece quando a função de onda que descreve o estado quântico for uma função gaussiana.
A natureza permite que alguns fenômenos que violem o princípio de incerteza possam ser diretamente observados.
Pequenas violações do princípio de incerteza, apesar de não poderem ser diretamente observadas, podem influir em alguns processos físicos.
Se a incerteza na energia de um estado atômico excitado é pequena, então o tempo de vida desse estado também é pequeno.
A natureza permite que alguns fenômenos que violem o princípio de incerteza possam ser diretamente observados.
Pequenas violações do princípio de incerteza, apesar de não poderem ser diretamente observadas, podem influir em alguns processos físicos.
Passo 1
O enunciado pede para identificar quais afirmações sobre o princípio da incerteza de Heisenberg são verdadeiras. Vamos usar os conceitos de mecânica quântica: natureza ondulatória da matéria, interpretação da relação
a consequência para trajetórias clássicas, o fenômeno de difração, o determinismo newtoniano e a relação energia–tempo.
Passo 2
A afirmação “o princípio de incerteza de Heisenberg é decorrência da natureza ondulatória da matéria em escala microscópica” é verdadeira, pois a largura espacial de um pacote de ondas (posição bem definida) determina a largura em momentos (momento impreciso) via decomposição de Fourier.
Passo 3
A afirmação “o princípio da incerteza de Heisenberg impede que uma partícula subatômica siga uma trajetória bem definida” é verdadeira, já que não podemos conhecer simultaneamente
e
com precisão arbitrária, destruindo a noção clássica de trajetória.
Passo 4
A afirmação “a difração da luz ao passar por uma fenda estreita pode ser interpretada como decorrente do princípio de incerteza de Heisenberg” é verdadeira: a restrição espacial gera incerteza no momento transversal, provocando espalhamento angular (padrão de difração).
Passo 5
A afirmação “depois da descoberta do princípio de incerteza de Heisenberg percebeu-se que a natureza não podia obedecer ao determinismo newtoniano” é verdadeira, pois a mecânica quântica introduziu probabilidades em vez de trajetórias determinadas.
Passo 6
A afirmação “se a incerteza na energia de um estado atômico excitado é pequena, então o tempo de vida desse estado também é pequeno” é falsa. De
decorre que uma pequena
implica em um grande
(longo tempo de vida).
Passo 7
A afirmação “a igualdade na relação de incerteza
só acontece quando a função de onda que descreve o estado quântico for uma função gaussiana” é verdadeira: os pacotes mínimos de incerteza são precisamente os gaussianos.
Passo 8
As afirmações “a natureza permite que alguns fenômenos que violem o princípio de incerteza possam ser diretamente observados” e “pequenas violações do princípio de incerteza, apesar de não poderem ser diretamente observadas, podem influir em alguns processos físicos” são ambas falsas, pois não existem violações físicas do princípio.
Resposta
As afirmativas verdadeiras são:
- O princípio de incerteza de Heisenberg é decorrência da natureza ondulatória da matéria em escala microscópica.
- O princípio da incerteza de Heisenberg impede que uma partícula subatômica siga uma trajetória bem definida.
- A difração da luz ao passar por uma fenda estreita pode ser interpretada como decorrente do princípio de incerteza de Heisenberg.
- Depois da descoberta do princípio de incerteza de Heisenberg percebeu-se que a natureza não podia obedecer ao determinismo newtoniano.
- A igualdade na relação de incerteza
só acontece quando a função de onda que descreve o estado quântico for uma função gaussiana.