VII RELAEF VII Reunião Latino-Americana sobre Ensino de Física. 23 a 27 de novembro de 2009 Porto Alegre, RS, Brasil Mecânica Quântica no Ensino Médio
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- Júlia Deluca Philippi
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1 UFRGS VII RELAEF VII Reunião Latino-Americana sobre Ensino de Física 23 a 27 de novembro de 2009 Porto Alegre, RS, Brasil Mecânica Quântica no Ensino Médio UFMT Professores: Victoria E. Herscovitz (IF-UFRGS) Iramaia Cabral de Paulo (IF-UFMT)
2 Algumas dificuldades para o Ensino de MQ 1 - Fenômenos que a MQ descreve não são familiares e até contrariam expectativas do cotidiano. LOGO - A Teoria se fundamenta em princípios que parecem bizarros (para dizer o mínimo).
3 2- É uma Teoria relativamente jovem cerca de 100 anos contra 500 da Clássica (considerando Copérnico como marco temporal zero). Bohr, Heisenberg e Pauli em 1934 ou 1936, na cafeteria do Instituto Bohr. physica.files.wordpress.com/2009/06/bohr_niels_c55.jpg
4 3 - A percepção clássica é desenvolvida em nós praticamente desde o nascimento, o que torna as explicações via Física Clássica praticamente como VERDADES ABSOLUTAS. 4 - Nossa linguagem (idioma) é clássica. 5 A importância da Matemática na conceitualização está sendo minimizada.
5 6 - A matemática adotada em MQ não é mais difícil, mas é menos usual. d315/metiredesteocio/uso%20em%20gera l/matematica.jpg?t=
6 7- Utilização da denominação Quântica em situações não abordadas ou descritas pela Teoria Quântica
7
8 Aspectos adicionais O ensino hoje se estrutura de modo mais rebelde. O estudante pressiona por mais dinamismo nas aulas e pelo uso de tecnologias mais avançadas. Caligrafia, decorar a tabuada, teoremas, são coisas do passado.
9 Aspectos adicionais Agora imagens, aplicativos, atividade de laboratório que vá direto ao ponto, o computador e a rede como fonte de informação, etc Relações sociais modificadas (aluno professor) Interdisciplinaridade
10 Abordagens deste minicurso: Ênfase na Fase Inicial Ênfase nos Primeiros Postulados
11 Intensidade de radiação (a) Primeira Semente (1900) Fóton Corpo Negro 5000 K Freqüência (b) (a) Resultado clássico - catástrofe do ultra violeta. (b) Resultado de Planckconcordando com os valores medidos. papai! quem, eu?! Max Planck
12 AAAAANY/HcIwQDm_LBE/s400/anne+geddes.jpg Período pré-natal Observação de Diversos Fenômenos Quânticos A Batalha Onda Partícula e a Conciliação (de Broglie) Tentando Entender o Átomo:- Modelos de Rutherford (1911) e de Bohr (1913)
13 AAI0/4hVdLUr2Nyc/s320/einstein.jpg Compton Efeito Compton Yo creo en ti... Einstein Efeito Fotoelétrico Pe p i p f fóton espalhado
14 Rutherford Características Átomo neutro Núcleo positivo: - Dimensão muito reduzida frente dimensão atômica - Massa praticamente a do átomo + Elétron negativo: - Delimita dimensão atômica - Massa muito reduzida frente átomo
15 2 pr= nl Bohr Hipótese : 2pr nl L pr L hr l Hipótese nh 2p 2pr nl L pr quantizado Re sultado E quantizado E n 1 n 2 n 1,2,3,...
16 AAANY/HcIwQDm_LBE/s400/anne+geddes.jpg Nascimento ( ) Heisenberg - Mecânica Matricial - Equação de Movimento para os Operadores Schrödinger Mecânica Ondulatória Equação de Movimento para as Funções de Onda Dirac - Mecânica Quântica - Independente de Representação Para vocês eu tiro o chapéu!
17 Infância e Juventude ~ ( ) - Críticas ao comportamento da MQ por muitos de seus familiares ilustres (dos quais ela possui vários genes). - EPR (discutido mais tarde). Impossível decidir Einstein, Podolski e Rosen ou Bohr (Interpretação de Copenhagen)? mons/d/d5/niels_bohr_albert_einstein_by _Ehrenfest.jpg - Enquanto isto...física Nuclear, Física Atômica, Física Molecular usam MQ sem muito questionamento.
18 Fase Adulta ( ) Bell (1964) propõe critério para decidir Einstein v. Bohr. Experimentos culminam com o de grupo de A.Aspect (1982). Einstein estava equivocado! Surgem alguns grupos com importantes realizações experimentais ( Áustria, França, Nova York, Rio de Janeiro). Se MQ cair, não será para volta da Clássica.
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Quantização. Quantização da energia (Planck, 1900) hc h. Efeito fotoelétrico (Einstein, 1905) Espectros atômicos (linhas discretas) v 2
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