Quantum

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Mecânica quântica
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Introducão a...

Formulação matemática

Na física um quantum (plural: quanta) é a menor quantidade de qualquer grandeza físicas envolvida numa interação. A noção de que uma grandeza pode ser “quantizada” vem da “hipótese da quantização”.[1] Isso implica que a magnitude dessas grandezas podem apenas assumir valores discretos, que são múltiplos inteiros da unidade de um quantum.

Por exemplo, a energia e o momento angular de um elétron em um átomo só pode existir em certos valores discretos e um fóton é um quantum da luz (e de qualquer radiação eletromagnética).[2]

Etimologia e história[editar | editar código-fonte]

A palavra quantum, advinda do adjetivo interrogativo "quantus" do latim (em português, "quanto") foi empregada como "quanta" referente à eletricidade por Philipp Lenard em um artigo sobre o efeito fotoelétrico, entretanto o físico alemão deu os créditos da palavra a Hermann von Helmholtz [3] por este ser um dos primeiros assim como Julius von Mayer em seus trabalhos sobre a formulação da primeira lei da termodinâmica, a utilizá-la na física como referência a calor.[4] Foi somente a partir do trabalho dos termos "quanta de matéria e eletricidade" serem utilizados por Max Planck em seus trabalhos sobre a radiação de corpo negro,[5] publicado entre 1900 e 1901, que o termo passou a ser largamente empregado na física.[6]

Em 1905, em resposta tanto aos trabalhos teóricos de Max Planck, quanto aos trabalhos experimentais de Lenard, Albert Einstein sugere que a radiação existiria em forma de pacotes espacialmente localizados, chamados por ele de "quanta de luz" (do alemão: Lichtquanta, também conhecido como fóton).[7]

Descoberta[editar | editar código-fonte]

O conceito de "quantização" da radiação foi descoberto por Max Planck, numa tentativa de entender a radiação emitida por objetos aquecidos, conhecida como radiação de corpo negro. Ao se assumir que a energia possa ser absorvida  ou emitida apenas em pacotes diferenciais, denominados por ele de "agrupamentos" ou "elementos de energia",[8] Planck levou em consideração que alguns objetos quando aquecidos mudam de cor.[9] Em 14 de dezembro de 1900, Planck relata suas descobertas a Sociedade Alemã de Física, introduzindo a ideia de que quantização pela primeira vez associada aos seus estudos sobre a radiação de corpo negro.[10] Quanto aos resultados de seus experimentos, Planck deduziu valores numéricos de h, conhecido como constante de Planck, valores mais precisos para a unidade de carga elétrica e para a constante de Avogadro-Locschmidt. As teorias de Planck, após terem sido validadas, suas descobertas renderam a ele o Prêmio Nobel de Física de 1918.

Quantização[editar | editar código-fonte]

A quantização das grandezas e a definição do quantum são bases da mecânica quântica. A ideia de quantização de energia e suas consequências na interação de energia e matéria (eletrodinâmica quântica) é parte da estruturação fundamental para entender e descrever a natureza na física quântica. (Átomos e matéria geralmente são estáveis porque elétrons só existem em níveis de energia discretos num átomo).[carece de fontes?]

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. Wiener, N. (1966). Differential Space, Quantum Systems, and Prediction. Cambridge: The Massachusetts Institute of Technology Press
  2. Illingworth, Valerie (1994). The facts on file dictionary of astronomy (em inglês) 3 ed. New York: Facts on File. p. 361. ISBN 0-8160-3184-3 
  3. BREWER, E.C. (1898). «Quantum suf'ficit». Dictionary of Phrase and Fable. Consultado em 13 de abril de 2015 
  4. Herrmann, Armin (1991). "Heimatseite von Robert J. Mayer" (in German). Weltreich der Physik, GNT-Verlag. Archived from the original on 1998-02-09.
  5. Planck, M. (1901). "Ueber die Elementarquanta der Materie und der Elektricität" (PDF). Annalen der Physik (in German). 309 (3): 564–566. Bibcode:1901AnP...309..564P. doi:10.1002/andp.19013090311.
  6. Gibbs, Keith (1988). Advanced Physics (em inglês). Cambridge: Cambridge University Press. p. 273. ISBN 0-521-33583-3 
  7. Einstein, A. (1905). "Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt" (PDF). Annalen der Physik (in German). 17 (6): 132–148. Bibcode:1905AnP...322..132E. doi:10.1002/andp.19053220607
  8. Max Planck (1901). "Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum (On the Law of Distribution of Energy in the Normal Spectrum)". Annalen der Physik. 309 (3): 553. Bibcode:1901AnP...309..553P. doi:10.1002/andp.19013090310.
  9. Brown, T., LeMay, H., Bursten, B. (2008). Chemistry: The Central Science Upper Saddle River, NJ: Pearson Education ISBN 0-13-600617-5
  10. Klein, Martin J. (1961). "Max Planck and the beginnings of the quantum theory". Archive for History of Exact Sciences. 1 (5): 459–479. doi:10.1007/BF00327765.


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