1Histria da Fsica - 3

Prof. Roberto de A. Martins

O surgimento da teoria quntica - 3

http://ghtc.ifi.unicamp.br/hf3.htm

Verso oficial da histriaAfirma-se que em 1905 Einstein apresentou a primeira teoria dualstica da luz, incorporando aspectos de onda e corpsculo, que foi aceita porque era a nica possibilidade de explicar o efeito fotoeltrico, que lhe deu o prmio Nobel.

Uma outra verso da histriaEsta aula mostrar, no entanto, que: A proposta de Einstein de 1905 no era dualstica,

era corpuscular. O trabalho de Einstein de 1905 teve baixa

repercusso e pouca influncia. No houve uma confirmao clara da previso de

Einstein sobre o efeito fotoeltrico durante 10 anos.

Uma outra verso da histria Mesmo depois da confirmao por

Millikan, isso no levou a uma aceitao da hiptese de Einstein.

A idia de quantizao da luz foi rejeitada por quase todos porque tinha problemas gravssimos.

Einstein queria, em 1909, construir uma teoria que combinasse aspectos corpusculares e ondulatrios, ... mas no conseguiu.

Einstein em 1909

Para mais informaesAs informaes utilizadas nesta palestra

esto apresentadas, de forma detalhada, nesta dissertao de mestrado:

ROSA, Pedro Srgio. Louis de Broglie e as ondas de matria. Campinas: IFGW, 2004.

Louis de Broglie

O artigo de 1905

Sobre um ponto de vista heurstico a respeito da produo e transformao da luz

2O artigo de 1905

O artigo comea descrevendo o contraste existente entre a teoria da matria (tomos, energia distribuda de forma descontnua) e a teoria eletromagntica (energia distribuda de forma contnua pelo espao / ter).

O artigo de 1905Einstein admite que a teoria ondulatria da luz descreve muito bem os fenmenos puramente pticos de interferncia, difrao, reflexo, refrao, disperso, etc.

O artigo de 1905No entanto, como a matria descontnua, ele sugere que talvez a teoria ondulatria (contnua) no se aplique aos processos em que a luz interage com a matria (emisso e absoro de energia).

Descontinuidade da energiaEinstein sugere que para explicar certos fenmenos (radiao do corpo negro, fluorescncia, produo de raios catdicos por luz ultravioleta e outros) conveniente supor que a energia luminosa est distribuda descontinuamente no espao.

Os quanta de luzA energia luminosa no se distribui continuamente sobre um espao crescente, mas consiste em um nmero finito de quanta de energia que esto localizados em pontos no espao, que se movem sem se dividir, e que podem somente ser produzidos e absorvidos como unidades completas. (Einstein, 1905)

Quantum ou fton?Einstein utilizou o nome quantum de

luz (Energiequanten) e no criou a palavra fton.

A palavra quantum se referia a alguma coisa descontnua, formada por unidades.

O nome fton foi proposto por Gilbert Newton Lewis em 1926, depois do desenvolvimento da teoria de De Broglie.

3Os quanta de luz

Os quanta de luz propostos por Einstein em 1905 so simplesmente tomos de energia, localizados em pontos do espao (Raumpunktenlokalisierten Energiequanten).

Os quanta de luzNo se trata de uma tentativa de conciliao entre a teoria ondulatria e a corpuscular e sim uma tentativa de mostrar que a teoria corpuscular da luz explica fenmenos difceis de explicar pela teoria ondulatria.

Corpo negroNo seu artigo de 1905 Einstein inicialmente ataca a

teoria eletromagntica.Ele mostra que essa teoria conduz a resultados

errados, quando aplicada ao corpo negro.

Corpo negroUtilizando-se a lei da eqipartio da energia e as condies de equilbrio entre emisso e absoro dos radiadores (de Planck) Einstein deduz que a densidade de radiao seria:

)T/L(R/N)(8 32 =Max Planck

Corpo negro

Essa era a equao de Rayleigh-Jeans para o corpo negro (embora Einstein no diga isso).

Integrando-se essa equao, obtm-se uma energia total infinita, o que absurdo.

)T/L(R/N)(8 32 =Corpo negro

Planck, no entanto, havia obtido uma outra equao para a radiao do corpo negro, que estava de acordo com os conhecimentos experimentais da poca.( ) 1e

bT,u/T

3

=

4Einstein e PlanckEinstein no comenta a deduo de

Planck para a radiao do corpo negro e, aparentemente, no havia compreendido ainda como Planck havia chegado a uma frmula diferente da de Rayleigh-Jeans.

Einstein se refere rapidamente equao de Planck do corpo negro, mas no a utiliza (nem usa a relao E=h).

A lei de WienEinstein utiliza ento a lei de Wien, que j se sabia no ser exata mas que havia sido bem confirmada para valores elevados de /T (altas freqncias e/ou baixas temperaturas).

/T-3 e

=

Entropia da radiaoA partir da lei de Wien, Einstein calculou a variao de entropia da radiao do corpo negro quando a radiao passa de um volume V0 para um volume V:

SS0 = (E/)ln(V/V0)

Entropia de um gsEm seguida, Einstein analisa a variao de entropia de um gs ideal formado por partculas que se movem independentemente e ao acaso em uma caixa e que passam do volume V0 para um volume V:

SS0 = R(n/N)ln(V/V0)

(resultado conhecido)

Interpretao da eq. de Wien

SS0 = (E/)ln(V/V0) WienSS0 = R(n/N)ln(V/V0) partculas

As duas frmulas possuem mesma estrutura e podem ser identificadas se for feita a igualdade:

(E/) = (Rn/N)

Interpretao da eq. de WienComparando as duas frmulas, Einstein conclui que a lei de Wienpode ser interpretada como a descrio das propriedades de um conjunto de partculas de luz independentes, movendo-se ao acaso, onde o nmero n de partculas seria:

n = (N/R).(E/) = E/(R/N)

5Energia dos quanta de luzn = (N/R).(E/) = E/(R/N)

Fazendo n=1, obtemos a energia de uma nica partcula (ou quantum) de luz:

=R/NEssa equao equivalente a =h,

mas aparentemente Einstein no queria vincular seu trabalho ao de Planck.

Energia dos quanta de luzA radiao monocromtica de baixa densidade (dentro do domnio de validade da frmula de Wien para a radiao) se comporta sob o ponto de vista da teoria do calor como se consistisse em um nmero de quanta de energia independentes [unabhngigen] de valor R/N. (Einstein, 1905)

Limites da teoria

A deduo de Einstein somente se aplica ao caso em que a lei de Wien vlida.

Quando a lei de Wien no vlida (altas temperaturas, pequenas freqncias), no se chega idia dos quanta de luz.

Existem dois tipos de luz?

Em 1900, Wien havia comentado que talvez as radiaes de alta freqncia e de baixa freqncia fossem qualitativamente diferentes e essa idia parece ter influenciado Einstein.

A concepo de WienDevo enfatizar, primeiramente, que eu mantenho, em contraste com o Sr. Planck, minha opinio apresentada anteriormente, de que as ondas eletromagnticas curtas e longas naquilo que se refere s suas relaes com a radiao trmica diferem mais do que apenas quantitativamente entre si. (Wien, 1900)

infra vermelho

ultra violeta

A concepo de Wien

Com respeito ao processo de absoro, assume-se geralmente que as ondas longas podem ser descritas por um nico vetor ou, o que d na mesma, que a matria pode ser considerada nesse caso como sendo contnua; no entanto, para comprimentos de onda mais curtos, a influncia da constituio molecular dos corpos entra em jogo. Exatamente a mesma coisa deve ser verdade para os processos de emisso. (Wien, 1900)

6Aplicaes do resultadoTendo mostrado que a frmula de Wien, no seu limite

de validade, pode ser interpretada estatisticamente como um conjunto de quanta, Einstein aplica essa hiptese para explicar alguns fenmenos:

lei de Stokes da fluorescncia emisso de raios catdicos por corpos atingidos

pela luz ultravioleta ionizao de gases pela radiao ultravioleta

Efeito fotoeltricoO efeito fotoeltrico havia sido descoberto experimentalmente por Heinrich Hertz em 1887.

Era, inicialmente, um fenmeno puramente qualitativo: descarga de corpos com carga eltrica negativa, quando atingidos por radiao ultravioleta

Efeito fotoeltricoEinstein sups que a energia de cada quantum de luz seria transmitida a um eltron, como se fosse um tipo de coliso entre duas partculas.

Efeito fotoeltricoEinstein deduziu que a energia cintica mxima dos fotoeltrons deveria ser uma funo linear da freqncia da radiao.

Kmx= R/N CNo entanto, no havia evidncias experimentais dessa relao

Efeito fotoeltricoNo existia ainda nenhum estudo sobre relao

entre energia dos eltrons e freqncia da luz.

Efeito fotoeltricoAt 1905, os melhores

trabalhos sobre efeito fotoeltrico eram os de Philipp Lenard (1902).

Ele havia mostrado que a velocidade mxima dos eltrons emitidos sob ao de radiao ultravioleta era independente da intensidade da luz.

7Hiptese do gatilhoOs livros didticos costumam dizer que somente a hiptese dos quanta de luz explicava o efeito fotoeltrico e que esse fenmeno era incompatvel com a teoria ondulatria da luz.

Hiptese do gatilhoMas Lenard explicou o

fenmeno supondo que os eltrons no tomo j possuam a energia com a qual saam do metal.

A radiao ultravioleta apenas funcionava como um gatilho que liberava o eltron, por ressonncia.

Hiptese do gatilho

A explicao de Lenard foi a mais aceita (com algumas adaptaes) durante cerca de 10 anos.

No havia nenhum motivo para adotar a explicao de Einstein, que abandonava a teoria ondulatria da luz.

Experimentos posterioresEm 1907 Erich Ladenburg relatou o resultado de

experimentos com radiao ultravioleta. Encontrou que a radiao produzia eltrons com

um contnuo de velocidades, e que a velocidade mxima dos eltrons aumentava com a freqncia da radiao incidente.

Considerou que isso era uma confirmao da hiptese do gatilho.

Experimentos posterioresOs dados de Ladenburg eram compatveis tanto com

uma energia proporcional a , quanto com uma energia proporcional a .

Medidas realizadas em 1911-1913 ainda eram compatveis com diferentes frmulas.

Experimentos posterioresEm 1910 Robert Pohl e Peter Pringsheim

observaram que a emisso de eltrons era mxima para certas freqncias de radiao (que dependeriam do material).

Esse efeito no poderia existir, de acordo com a hiptese dos quanta de luz.

Sommerfeld, em 1911, explicou-o por uma variao da hiptese do gatilho.

8Experimentos posterioresEm 1910, Otto Stuhlman e Owen Richardson estudaram

a emisso de eltrons por um filme finssimo de platina depositado sobre uma placa de quartzo.

Os eltrons eram emitidos tanto no mesmo sentido da luz quanto no sentido oposto.

Experimentos posterioresIsso mostrava um aspecto do efeito fotoeltrico que

no podia ser explicado pelo modelo de Einstein. evidente que no se tratava de uma simples

coliso entre um quantum de luz e um eltron.

?

Experimentos posterioresA equao de Einstein para o efeito fotoeltrico foi

confirmada em 1912 por A. L. Hughes e, depois, por O. W. Richardson e K. T. Compton.

Porm, o resultado dos experimentos no era claro. Em 1914, C. Ramsauer analisou todas as

evidncias experimentais existentes sobre o efeito fotoeltrico e concluiu que a equao de Einstein estava errada

Alm disso, a prpria confirmao da equao no seria uma confirmao da hiptese de Einstein.

Ramsauer

Teoria de RichardsonEm 1914, Owen Richardson

deduziu a mesma equao do efeito fotoeltrico de Einstein sem nenhuma hiptese a respeito da quantizao da radiao.

Utilizou o mesmo modelo para explicar a emisso termoinica, que lhe valeu o prmio Nobel em 1928.

Richard Owen

Teoria de Richardson

Utilizou um argumento termodinmico considerando a emisso dos eltrons como semelhante evaporao de uma superfcie lquida e calculando a probabilidade de emisso de eltrons com diferentes velocidades.

Os experimentos de MillikanApenas as pesquisas de Robert

Andrew Millikan (publicadas em 1914-1916) levaram ao reconhecimento de que a equao de Einstein para o efeito fotoeltrico era correta.

No entanto, a confirmao das previses no acarretou aceitao da hiptese dos quanta de luz nem mesmo pelo prprio Millikan.

R. A. Millikan

9A opinio de MillikanEu no vou tentar apresentar as bases

para tais suposies, pois, na verdade, no tinha quase nenhuma na poca. (Millikan)

A teoria semi-corpuscular pela qual Einstein chegou a esta equao parece presentemente ser totalmente insustentvel (Millikan)

Apesar do sucesso aparentemente completo da equao de Einstein, a teoria fsica da qual ela pretende ser uma expresso simblica vista como to inaceitvel que o prprio Einstein, acredito, no adere mais a ela. (Millikan)

Qual o problema dos quanta?O principal problema dos quanta de luz era que eles no explicavam os fenmenos ondulatrios (interferncia e difrao) e pareciam incompatveis com vrios fenmenos.

O tamanho dos quantaEm 1902, Otto Lummer e E. Gehrcke publicaram um trabalho em que mostraram ser possvel produzir interferncia com a luz verde do mercrio, mesmo quando a diferena de caminho ptico entre os dois feixes era de aproximadamente dois milhes de comprimentos de onda.

O tamanho dos quantaSe a luz constituda por quanta de luz independentes (como Einstein sups), cada quantum s pode interferir consigo mesmo, e precisa portanto ser muito comprido (pelo menos um metro).

O tamanho dos quantaOs telescpios com espelhos de grande dimetro produziam imagens astronmicas cada vez melhores no apenas porque coletavam maior quantidade de luz, mas tambm porque o efeito da difrao era menor.

Difrao dos telescpiosMesmo as imagens obtidas com grandes telescpios tinham efeitos de difrao.

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O tamanho dos quantaO grandes espelhos dos telescpios produziam

difrao, portanto a largura de coerncia das ondas luminosas era de mais de um metro.

Se a luz era constituda por quanta, eles deveriam ser muito largos.

O tamanho dos quantaMas se os quanta so unidades

indivisveis de energia, desse tamanho, como eles poderiam penetrar no olho humano?

Como eles podem concentrar sua energia em um pequeno cristal em uma chapa fotogrfica?

Como eles podem transmitir toda sua energia a um nico eltron de um tomo?

Os quanta e a relatividadeAparentemente, Einstein comeou a pensar sobre os

quanta de luz porque havia rejeitado o ter e no conseguia imaginar ondas sem ter.

Portanto, a luz deveria ser constituda por partculas capazes de viajar pelo espao vazio.

Alm disso, a relao massa-energia reforou a idia de que a luz era parecidacom a matria.

Uma teoria dualstica?

Em 1905 Einstein no tentou propor uma teoria que combinasse aspectos corpusculares e ondulatrios.

No ficou claro, no seu trabalho, o significado da freqncia da radiao, no caso em que ela interpretada como um conjunto de quanta.

Os artigos de 1909Em 1909 Einstein publicou dois

trabalhos nos quais voltou a tratar da questo da natureza da luz.

Nesses trabalhos, ele aceitou a frmula de Planck da radiao do corpo negro (e a constante h), embora criticasse sua deduo e o conceito de probabilidades de Planck.

Flutuaes de energiaPartindo da frmula de Planck, Einstein deduziu a

existncia de flutuaes de densidade da radiao em um corpo negro:

Segundo Einstein, o segundo termo poderia ser interpretado de forma ondulatria, mas o primeiro s poderia ser interpretado de forma corpuscular.

+=V

dc

h

NkR

20

2

3

02

81

11

Flutuaes de energia

Einstein parece ainda aceitar que existem dois tipos de radiao qualitativamente diferentes (alta e baixa freqncia).

Ele continua a dar mais ateno radiao de alta freqncia (para a qual vlida a lei de Wien), para a qual s relevante o primeiro termo da equao de flutuaes.

+=V

dc

h

NkR

20

2

3

02

81

A origem da quantizaoOs eltrons, descobertos por Zeeman e Lorentz em 1896 e por J. J. Thomson em 1897, mostravam que a carga eltrica era quantizada. Esse era um elemento estranho teoria de Maxwell.

A origem da quantizao

Einstein sugeriu em um dos seus artigos de 1909 que a quantizao da energia luminosa e a quantizao da carga eltrica tm a mesma origem.

A origem da quantizao

A relao h=e2/c me parece indicar que a mesma modificao da teoria que conter como conseqncia o quantum elementar e, tambm ter como conseqncia a estrutura quntica da radiao.(Einstein, 1909)

Os dois lados da equao h=e2/c possuem mesma dimenso, porm h quase mil vezes superior a e2/c.

Einstein sups que essa diferena poderia ser explicada.

Quanta de luz e a teoria de PlanckNos trabalhos de 1909 Einstein procura mostrar: Que a teoria do corpo negro de Planck seria

explicada pela teoria dos quanta de luz (o que no correto); e

Que a quantizao da energia dos osciladores (utilizada por Planck?) teria como conseqncia a existncia dos quanta de luz (o que tambm no verdade).

Einstein no entendia direito o trabalho de Planck...

Dualidade onda-partcula?

Vrios autores supem que Einstein, em 1909, percebeu a existncia da dualidade onda-partcula da luz, porque na equao de flutuao da energia apareciam os dois termos de origens diferentes.

Vejamos o que o prprio Einstein dizia:

+=V

dc

h

NkR

20

2

3

02

81

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Dualidade onda-partcula

Tanto quanto sei, no foi ainda possvel formular uma teoria matemtica da radiao que fizesse justia tanto estrutura ondulatria quanto estrutura inferida do primeiro termo da frmula acima (estrutura quntica). (Einstein, 1909)

Note-se que estrutura quntica, para Einstein, significava APENAS: propriedades corpusculares.

Idias provisriasPara tentar conciliar a idia de partcula com a idia

de onda, Einstein sugeriu que: em torno de cada quantum de luz haveria um

campo de fora que diminui com a distncia;

Idias provisrias A presena de muitos quanta prximos poderia

produzir, pela superposio de seus campos, um campo ondulatrio semelhante ao da teoria eletromagntica.

Idias provisriasAo contrrio do trabalho de 1905,

agora os quanta de luz interagem entre si.

No se deve assumir que a radiao consiste de quanta que no interagem; isso tornaria impossvel explicar os fenmenos de interferncia. (Einstein, 1909)

No entanto, todas as dedues de Einstein assumiam independncia estatstica entre os quanta de luz.

Idias provisrias

No se tratava de uma teoria dualstica, mas apenas de sugestes:

Tenho certeza de que no precisa ser enfatizado particularmente que no se deve associar nenhuma importncia a tal imagem enquanto ela no levar a uma teoria exata. (Einstein, 1909)

Unio sem dualismoMesmo se Einstein tivesse conseguido formular uma teoria matemtica baseada nessa idia, ela no envolveria um dualismo onda-partcula para cada quantum de luz.

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Unio sem dualismo

As propriedades ondulatrias seriam um efeito coletivo de um grande nmero de quanta, como a onda sonora que o efeito coletivo de muitas molculas em movimento.

Ondas como efeito coletivoNa sugesto de Einstein de 1909 os

efeitos ondulatrios s poderiam existir se houvesse uma grande densidade de radiao (muitos quanta prximos).

Johannes Stark (um dos poucos que apoiava a idia de Einstein) afirmou que com radiao de densidade muito baixa, o fenmeno de interferncia seria provavelmente diferente (Stark, 1909).

Stark

Interferncia com luz muito fraca

No mesmo ano (1909) GeoffreyTaylor publicou um trabalho no qual mostrou que existe o fenmeno de interferncia mesmo com baixssima intensidade de luz.

Interferncia com luz muito fraca

Nesse experimento, o tempo necessrio para registrar a difrao na chapa fotogrfica, com intensidade normal, era de 10 segundos.

Com a intensidade mais fraca, o tempo foi de 2.000 horas (3 meses).

Opinies sobre o quantum de luz

Pouqussimas pessoas adotaram a idia do quantum de luz de Einstein.

Mesmo seus amigos criticavam a idia:Para mim, qualquer artigo no qual se

apliquem consideraes estatsticas ao vcuo parece muito duvidoso (Laue, 1906).

Gostaria de lhe dizer como estou contente por voc ter desistido da sua teoria do quantum de luz (Laue, 1907).

Opinies sobre o quantum de luzPlanck, que sempre apoiou Einstein, no

aceitou o quantum de luz.Numa carta em que props Einstein como

pesquisador da Academia de Cincias da Prssia, comentou:

Ele pode algumas vezes ter se enganado em relao ao alvo de suas especulaes como, por exemplo, na sua hiptese dos quanta de luz, mas isto no pode realmente ser jogado contra ele. (Planck, 1913)

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Apoio quantizao da luz

Quais os principais fsicos que apoiaram a idia de quantizao da luz?

Johannes Stark, que j havia chegado a idias semelhantes sozinho

Joseph John Thomson, que tambm sugeriu (antes de Einstein) uma idia de quantizao da energia luminosa

A hiptese de J. J. Thomson

J. J. Thomson props em 1893 que a energia do campo eletromagntico no estaria distribuda de forma contnua por todo o espao e sim concentrada nos tubos de fora (reais, fsicos) que no preencheriam todo o espao.

A hiptese de J. J. ThomsonSegundo ele, a oscilao de uma

carga eltrica produziria ondas que se propagariam apenas pelos tubos de fora.

Assim, as ondas eletromagnticas teriam estrutura descontnua.

Cada uma das pequenas ondas que se propaga por um tubo de fora afasta-se da carga sem perder sua energia.

Ionizao de gasesEm 1903 Thomson usou essa hiptese para explicar

a ionizao de gases por raios X. Quando um feixe de raios X atravessa um gs,

poucas molculas se ionizam. A capacidade de ionizao da radiao no

depende da distncia ao tubo de raios X.

Ionizao de gases Tudo se passa como se a energia dos raios X se

propagasse de forma concentrada, sem diminuir sua capacidade de ionizao e sem atingir todas as molculas.

Isso era explicado pela hiptese de J. J. Thomson.

Pacotes de energiaA energia da onda est concentrada em regies isoladas, sendo essas regies as pores das linhas de fora ocupadas pelos pulsos ou movimento ondulatrio. [...] A energia est como se fosse dividida em pacotes, e a energia em qualquer pacote particular no muda quando o pacote viaja pela linha de fora. (Thomson, 1907)

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Efeito fotoeltricoJ. J. Thomson rejeitou a hiptese do gatilho para

explicar o efeito fotoeltrico.Utilizou sua hiptese para explicar o fenmeno, em

1907, independentemente de Einstein.Indicou que a energia de cada unidade de radiao

deveria crescer com sua freqncia, mas no props uma frmula.

Os quanta de luzO nico outro autor que utilizou a

idia dos quanta de luz foi Stark, em 1907

Nos tubos de raios catdicos, a coliso de um eltron de energia cintica K produz um quantum de raio X, cujo comprimento de onda ser dado por

h=K =c/=hc/KJohannes Stark

Os quanta de luzStark tambm sugeriu que a equao

E=h se aplica a tudo, e que um eltron, com massa de repouso m0tem uma freqncia de vibrao:

h = m0cMais de dez anos depois, Louis de

Broglie usou uma idia semelhante como ponto de partida de sua mecnica ondulatria.

Johannes Stark

O estudo de raios XDe um modo geral, foi o estudo dos raios X que

levou a uma percepo de que era necessria uma teoria que unisse aspectos corpusculares e ondulatrios.

O estudo de raios XLogo depois da descoberta dos raios X, no se sabia

qual era a sua natureza. Eles podiam ser: ondas eletromagnticas longitudinais; ondas eletromagnticas transversais peridicas de

alta freqncia; ondas eletromagnticas

no peridicas (pulsos); partculas neutras.

Os raios X como partculasAlguns fenmenos dos raios X sugeriam

fortemente que eles eram partculas neutras.

1900: Ernst Dorn mede a velocidade de eltrons emitidos sob a ao de raios X

As velocidades obtidas eram da ordem de 107 m/s, semelhantes s velocidades dos raios catdicos que haviam produzido os raios XDorn

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Os raios X como partculasWilliam Bragg interpretou esse fenmeno

corpuscularmente e considerou impossvel explic-lo de forma ondulatria.

Ele sups que os raios X e raios seriam formados por um par de partculas com cargas opostas (hiptese do par neutro).

Os raios X como partculas

Cada eltron do tubo de raios catdicos, ao colidir com o antictodo, produziria a emisso de uma nica partcula de raio X, que carregaria praticamente toda a energia do eltron.

Esse raio X produziria depois a emisso de outro eltron com a mesma energia.

Se os raios X fossem ondas, a energia se espalharia e no seria possvel compreender esse efeito.

Raios X como ondasParalelamente, estavam surgindo evidncias da

natureza ondulatria dos raios X: efeito de difrao em fendas estreitas por H. Haga

e C. H. Wind em 1903 a velocidade dos raios X era igual da luz (E.

Marx, 1905) os raios X mostravam efeitos que podiam ser

interpretados como uma polarizao (Barkla, 1906)

Difrao dos raios XEm 1912, Walther Friedrich e Paul Knipping (dois

assistentes de Max von Laue) fizeram um feixe de raios X caractersticos atravessar um cristal e observaram que a radiao produzia um padro de interferncia.

Houve ento uma rpida aceitao de que os raios X eram ondas eletromagnticas peridicas.

A dualidade dos raios XNo mesmo ano (1912), Bragg passou a

afirmar que os raios X e tambm a luz visvel deveriam ser compreendidos atravs de uma teoria que combinasse propriedades corpusculares e ondulatrias.

Idias semelhantes foram propostas na poca por James Jeans, Norman Campbell e outros.

A dualidade dos raios X

No entanto, ningum sabia como combinar as propriedades corpusculares e ondulatrias.

Por enquanto, temos que trabalhar com ambas teorias. Na segunda, quarta e sexta-feira utilizamos a teoria ondulatria; na tera, quinta-feira e sbado, pensamos em feixes de quanta de energia, ou corpsculos, voando.(William Bragg)

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Os irmos De BroglieNa dcada de 1910 desenvolveu-

se entre os pesquisadores da rea de raios X uma clara viso de que era necessrio buscar uma teoria dualstica (onda-partcula).

Dois pesquisadores que se preocuparam com essa questo foram Maurice de Broglie e seu irmo mais novo (Louis de Broglie).

Os irmos De BroglieEm 1923, Louis de Broglie props

uma teoria dualstica tanto para a radiao quanto para a matria.

A concepo de De Broglie era completamente diferente da apresentada por Einstein.

Veremos em outra aula o trabalho de Louis de Broglie e suas concepes sobre a luz e a matria.

Uma outra verso da histriaConcluses desta aula: A proposta de Einstein de 1905

no era dualstica, era corpuscular. O trabalho de Einstein, de 1905,

teve baixa repercusso e pouca influncia.

No houve uma confirmao clara da previso de Einstein sobre o efeito fotoeltrico durante 10 anos.

Uma outra verso da histria Mesmo depois da confirmao por

Millikan, isso no levou a uma aceitao da hiptese de Einstein.

A idia de quantizao da luz foi rejeitada por quase todos porque tinha problemas gravssimos.

Einstein queria, em 1909, construir uma teoria que combinasse aspectos corpusculares e ondulatrios, mas no conseguiu.

Uma outra verso da histria O estudo dos raios X (e no Einstein)

levou outros autores a pensarem em uma viso corpuscular desses raios.

Depois que se tornou claro que os raios X eram ondas peridicas, isso convenceu que era necessrio obter uma teoria dualstica da radiao.

Essa teoria no havia sido proposta por Einstein.

O mito de EinsteinA verso popular a

respeito do trabalho de Einstein sobre o quantum de luz e de sua importncia est errada.

Ela transmite uma viso distorcida a respeito da natureza do trabalho cientfico.

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FIM