A quantização da radiação,
carga elétrica e da energia
(I)
Prof. Dr. Vitor Baranauskas
MSc. José C. Rojas Q.
FEEC- UNICAMP
Uma vida eletrizante (1791-1867)
• Originário de uma família humilde, terceiro filho de um ferreiro de
Newington, subúrbio de Londres.
• Com apenas treze anos foi obrigado abandonar os estudos e aos 14 anos
trabalhava de aprendiz de encadernação. Tarefa que praticava com rara
perfeição.
• Ele dizia o quanto se deliciava com as leituras de livros do tipo:
Conversações de Química de Marcet e as teorias sobre eletricidade
encontradas na enciclopédia britânica.
• Viajou durante dois anos como assistente e criado de quarto conhecendo
a Europa mediterrânea, entrando em contato com personalidades tipo:
Volta, Ampère, etc.
• Descobriu o método de liquefação de gases por pressurização e
resfriamento. Outra foi a descoberta do benzeno.
• Explicou o que acontece dentro de uma gaiola (ou carro) quando esse é
alcançado por um raio
Uma vida eletrizante (1791-1867)
Feliz Aniversario!!
Michael Faraday
Nascido em
22 de setembro de 1791,
em
Newington, Surrey, ao sul de Londres,
Inglaterra,
Morreu em
25 de agosto 1867,
em
Hampton Court, Surrey, Londres,
Inglaterra.
Primerias estimativas de e e e/m
• A lei de Faraday foi umas das primeiras estimativas da ordem
de grandeza das cargas elétricas encontradas em átomos.
(F = 96 500 C descompõe 1 peso grama iônico). Ex. 96 500
C passam através de uma solução de NaCl, 23 g de Na
aparecem no catodo e 33,5 g de Cl aparecem no anodo.
• Como um peso grama iônico é igual ao peso de NA de íons:
• P. Zeeman calculou por primeira vez, com seu experimento de
átomos colocados em campo magnético intenso, a razão e/m e
também concluiu que as partículas oscilantes eram carregadas
negativamente (polarização).
Raios Catódicos
• Em 1869, o físico alemão Johann Hittorf mostrou que os
raios que emanam do catodo (raios catódicos), dentro de um
tubo de vidro com ar rarefeito, se deslocam segundo linhas
retas.
• Em torno de 1879, o inglês William Crookes, com ampolas
de vácuo aperfeiçoadas (os chamados tubos de Crookes),
estuda mais detidamente os raios catódicos.
• Seguem-se vários anos de experimentos e discussões sobre o
que seriam os raios catódicos (partículas carregadas ou ondas
do tipo das eletromagnéticas), com trabalhos importantes de
Hertz, Schuster, Goldstein, Stoney, Wiedemann, Lenard,
Perrin e Wiechert.
Joseph John Thomson e e/m
• Entre 1897 e 1899, o físico J.J. Thomson faz várias medidas
com os tubos de crookes e conclui que os raios catódicos são
constituídos por partículas carregadas negativamente.
• Usando campos elétricos e magnéticos defletores, mediu a
razão carga-massa desses corpúsculos; concluiu que a massa
deles é muito menor que a do átomo de hidrogênio e propôs
que eles são constituintes últimos presentes em toda matéria.
• Voltagem 10 000 V
• Gas a baixa pressão aprox. 0,001
mmHg
Joseph John Thomson e e/m
• Quando um campo magnético de intensidade B age
perpendicularmente à trajetória original, as partículas se
movem segundo uma trajetória circular.
• O radio desta pode ser obtido a partir da segunda lei de
Newton, igualando o módulo de força magnética ao produto
da massa pela aceleração:
m v2
qvB 
R
• Em um segundo método, ele ajustou campos perpendiculares
B e E de forma que as partículas não fossem desviadas.
Assim a velocidade ficou determinada por:
qvB  qE
Joseph John Thomson e e/m
• Desliga então o campo B e media a deflexão das partículas
na tela. Esta deflexão é constituída de duas partes. Enquanto
as partículas estão entre as placas, elas sofrem uma deflexão
vertical y1:
2
1 2 1 eE  x1 
 
y1  at1 
2
2 m  vx 
• Onde x1 é a distância horizontal percorrida. Depois que as
partículas deixam a região entre as placas, elas sofrem outra
deflexão:
 x2  eE  x1  x2  eE x1 x2
   
y2  v y t2  at1   
2
v
m
v
v
m
v
 x
 x  x 
X
• A deflexão total y1 +y2 é proporcional a e/m:
2 x1011 C/Kg, valor próximo do atual: 1,76 x1011 C/Kg
Experimento de Thomson
Ver
Referências
•
•
Uma vida eletrizante
http://revistagalileu.globo.com/Galileu/0,6993,ECT740654-2680,00.html
Video do feixe de eletrons
http://bednorzmuller87.phys.cmu.edu/demonstrations/electricityandmagnetism
/magneticfields/demo6306.html