Catálogo com os simuladores Física Moderna

GUILHERME BRATZ TAUBE DOUGLAS BASSANI ROSEMAR AYRES DOS SANTOS SIMULADORES VIRTUAIS DE FÍSICA MODERNA E CONTEMPOMRÂNEA CERRO LARGO 2020

2 CATALOGAÇÃO NA FONTE

3 Apresentação Neste catálogo digital apresentamos simuladores do site do PhET Interactive Simulations, da Universidade do Colorado Boulder, EUA, disponíveis em: https://phet.colorado.edu/pt_BR/ e do site Física Animações/Simulações, disponível em: https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=pt, ambos estão acessíveis de forma gratuita, disponibilizando um grande acervo de simuladores. Selecionamos para compor esse catálogo digital, simuladores que tratam de temas de Física Moderna e Contemporânea, entretanto, nos dois sites é possível encontrar simuladores sobre diversos temáticas. Aqui, apresentamos cada simulador acompanhado de uma explicação do seu funcionamento e sugestão de uso em sala de aula.

4 Sumário Apresentação do PhET Simulações Interativas ................................................. 5 Espectro de corpo negro .................................................................................... 8 Decaimento Alfa ................................................................................................. 8 Controle Quântico Ótico ..................................................................................... 9 Efeito Fotoelétrico ............................................................................................ 10 Espalhamento de Rutherford............................................................................ 10 Experimento de Stern-Gerlach ......................................................................... 11 Estados Quânticos Ligados.............................................................................. 12 Estrutura de Bandas......................................................................................... 13 Fissão Nuclear ................................................................................................. 14 Interações Atômicas......................................................................................... 15 IRM Simplificada .............................................................................................. 16 Jogo da Datação Radiativa .............................................................................. 17 Lâmpadas de neônio e outras lâmpadas de descarga..................................... 18 Lasers .............................................................................................................. 19 Modelos do Átomo de Hidrogênio .................................................................... 20 Moléculas e Luz ............................................................................................... 21 Monte um Átomo .............................................................................................. 21 Pacotes de Onda e Tunelamento Quântico ..................................................... 22 Poços Duplos e Ligações Covalentes .............................................................. 23 Experimento de Davisson-Germer ................................................................... 24 Interferência Quântica ...................................................................................... 25 Condutividade .................................................................................................. 26 Apresentação do Física animações e simulações............................................ 27 Movimento browniano ...................................................................................... 29 Interação atômicas ........................................................................................... 29 Raios catódicos ................................................................................................ 30 Tubos de crookes – cruz de malta ................................................................... 31 Lâmpada fluorescente...................................................................................... 32 Experiência de dupla fenda .............................................................................. 33 Corpo negro ..................................................................................................... 34 Efeito fotoelétrico.............................................................................................. 35 Experiência de Michelson-Morley..................................................................... 36 Modelos atômicos ............................................................................................ 37 Experimento de Rutherford .............................................................................. 38 Efeito Compton................................................................................................. 39 Experimento de Frank-Hertz ............................................................................ 40 Fusão Nuclear .................................................................................................. 41 Ampola de raio x .............................................................................................. 42

Apresentação do PhET Simulações Interativas PhET Interactive Simulations: Projeto da Universidade do Colorado Boulder é um projeto de recursos educacionais abertos, sem fins lucrativos, que cria e hospeda explicações exploráveis. Para ter acesso a página é preciso acessar o link : https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulations/category /physics, no qual será direcionado para a página de simuladores. Depois de entrar no site devemos selecionar Física, uma aba com todos os simuladores relacionados será mostrada. O próximo passo é selecionar o simulador que deseja reproduzir. Alguns simuladores serão reproduzidos diretamente, enquanto, para outros se faz necessário fazer download. E, para a reprodução são necessários alguns softwares.

6 Exemplo de como executar o simulador: Para executar o simulador, basta clicarmos no centro da imagem (play), em seguida deve abrir uma aba com o simulador pronto para ser utilizado. Nem todos os simuladores são excetuados diretamente online, em alguns casos é preciso efetuar o download, após o download ser concluído, basta clicar e executar em seu computador. Para computadores que não possuem Java instalado será necessário sua instalação para o simulador funcionar. Para baixar o programa Java para fazer o download, utilize o link a seguir. Microsoft Windows XP/Vista/7/8.1/10: http://java.com/inc/BrowserRedirect1.jsp Macintosh: http://java.com/inc/BrowserRedirect1.jsp Linux: http://java.com/inc/BrowserRedirect1.jsp

As imagens demonstram como instalar o programa Java no seu computador, faça o download seguindo o link disponibilizado na página anterio7r, posteriormente, execute o programa. E, por fim, poderá reproduzir os simuladores baixados.

8 Espectro de corpo negro Dica: É possível ajustar a temperatura para ver o comprimento de onda e a intensidade do espectro mudar. A cor do pico na curva espectral pode ser visualizada. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/blackbody-spectrum Decaimento Alfa Como funciona: Simula o processo de decaimento alfa, um tipo de decaimento radioativo no qual um núcleo atômico emite uma partícula alfa. Vários radioisótopos diferentes sofrerão esse tipo de decaimento. O tempo de O átomo decaimento personalizado para cada permite variar átomo varia, é a meia-vida possível usando o demonstrar a gráfico aleatoriedade superior. Os da estudantes decadência. podem Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/alpha-decay arrastar o marcador vermelho de meia-vida para ajudar a dar um sentido mais geral sobre o que a meia- vida representa.

9 Controle Quântico Ótico Altere as Dica: A opção amplitudes informações arrastando adicionais no a barra de menu Ajuda amplitude, mostrar as amplitudes clicando necessárias onde deseja para quebrar ou digite um molécula à número na parte. caixa de texto acima Link de acesso: https://phet.colorado.edu/pt/simulation/optical- quantum-control de cada barra. Alterar a amplitude, alterando-a até achar a combinação correta para excitar as moléculas. É possível excitá-la fazendo com que se rompa.

10 Efeito Fotoelétrico Como funciona: A luz bate em elétrons de um alvo metálico, recriando a experiência que de origem ao campo da mecânica quântica. Selecione É possível Mostrar escolher o tipo fótons no de material que menu Opções para mostrar o será usado feixe de luz composto por Mudar a fótons frequência / individuais. comprimento de onda, mudar a Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/photoelectric intensidade da luz, mudar o modelo de fótons, observe o número e a velocidade dos elétrons ejetados da superfície do metal (fotoelétrons) Espalhamento de Rutherford

11 Experimento de Stern-Gerlach Dicas: *Aumentar a velocidade dos átomos transforma o fluxo deles a partir de uma série de átomos para feixe contínuo. *Se disparar um único átomo de cada vez, em alta velocidade, ele se move tão rápido que você não pode vê-lo. Os gráficos Pegue o dial em formato no indicador de pizza de ângulo mostram a para girar o porcentage ímã. m de Selecione átomos que para cima ou subiram e para baixo desceram até agora. para a rotação do Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/stern-gerlach ímã. A orientação de rotação controla a rotação dos átomos que saem da fonte. Ligue o som para ouvir os átomos saindo da fonte e através dos ímãs.

12 Estados Quânticos Ligados Dicas: • A lupa é útil nas duas segundas abas para ajudar a distinguir espaços espaçados níveis de energia em bandas. • Use o menu Cores para alterar o esquema de cores É possível selecionar qual função de onda é mostrada no gráfico inferior movendo o mouse sobre o nível de energia corresponde nte e clicando. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/bound-states

13 Estrutura de Bandas Como funciona: Permite aos usuários explorar estados ligados quânticos Os usuários em vários poços potenciais e ver a formação de faixas de níveis de energia. podem alterar interativamen Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/band-structure te os recursos, como número, largura, espaçamento e altura dos poços, e ver as alterações nos níveis de energia e nas funções de onda. As opções também incluem o uso de poços quadrados e em forma de Coulomb. Densidades de probabilidade e funções de onda podem ser mostradas usando uma variedade de representaçõe s.

14 Fissão Nuclear As opções Como funciona: Permite aos usuários explorar estados ligados quânticos também em vários poços potenciais e ver a formação de faixas de níveis de energia. incluem o uso de Os usuários podem alterar interativamente os recursos, como número, poços largura, espaçamento e altura dos poços, e ver as alterações nos níveis de energia e nas funções de onda quadrados e em forma de Coulomb. Densidade s de probabilida de e funções de onda podem ser mostradas usando uma variedade de representa ções. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/nuclear-fission

15 Interações Atômicas Como funciona: Permite explorar interações entre várias combinações de Os átomos de néon, argônio e oxigênio. usuários também Dica: As podem ferramenta s permitem criar atrações que o personaliza usuário das, veja definindo o flechas de diâmetro do átomo e força a força da atraentes e interação repulsivas (controle deslizante ou força total. de fraco para forte). Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/atomic-interactions Dica: Clicar no botão play permite visualizar as interações ao lado de um gráfico de energia potencial versus distância entre átomos

16 IRM Simplificada* Dicas: *Para excitar os núcleos, deve-se ativar a fonte de ondas de rádio e ajustando sua frequência para coincidir com a frequência de excitação entre os spins. Essa frequência de excitação depende do campo magnético. *Na segunda guia, você pode excitar os núcleos em uma pequena região ajustando os gradientes horizontais e verticais. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/mri Podemos alterar o átomo da amostra. Cada tipo de núcleo atômico possui um diferente momento magnético e, portanto, uma energia diferente que se divide entre a rotação para baixo e estado de rotação para o mesmo campo magnético

17 Jogo da Datação Radiativa Dica: Na guia Taxa de decaimento, o controle deslizante no balde permite que ao estudante, facilmente, variar o número de átomos que eles querem observar. O medidor pode ser arrastado para qualquer objeto, mas lê apenas o ar. Link para acesso: https://phet.colora game

18 Lâmpadas de neônio e outras lâmpadas de descarga O usuário Como funciona: Ajuda o usuário a entender a estrutura básica de um O usuário pode usar átomo e relacioná-la com a cor da luz produzida pelas lâmpadas de pode uma das descarga. lâmpadas definir a Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/discharge-lamps tensão dos típicas eletrodos (hidrogênio , mercúrio, em um tubo de sódio, descarga néon) ou simulado e criar suas visualizar próprias as transições e espectros de nível de energia dos átomos excitados pelos elétrons no tubo

19 Lasers Dica: Alterne para o painel Múltiplos átomos. Você deseja produzir muitos fótons idênticos. Podem os pegar as linhas dos estado s excitad os no diagra ma de nível de energia Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/lasers e movê- los Se ligarmos a intensidade de luz muito alta, podemos excitar um átomo com para um fóton e, em seguida, criarmos emissão estimulada com o próximo fóton cima e antes do átomo decair espontaneamente. para baixo.

20 Modelos do Átomo de Hidrogênio Dicas: *Marque a caixa \"Mostrar espectrômetro\" para ativar o espectrômetro. Demonstra que a contagem de luz emitida aumenta à medida que as interações ocorrem. *Se Luz estiver definido como Branco, sempre que o elétron cai nesse estado, a pistola em breve emitirá um fóton exatamente da energia para excitá-lo. *Se a luz estiver definida como monocromática, o elétron permanecerá preso nesse estado, a menos que você selecione um comprimento de onda que possa excitar esse estado. O grande ponto de interrogaçã o representa um átomo de hidrogênio. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt/simulation/legacy/hydrogen-atom Execute o experimento de simulação padrão pressionando o botão \"ligar\" da fonte de luz (que é um botão vermelho na pistola de raios).

21 Moléculas e Luz Dica: Pode-se variar a intensidade de fótons emitidos pela fonte, através do Observand botão deslizante da fonte. o como será a É possível absorção escolher do fóton, entre os por espectros exemplo, da luz, pela molécula micro- CH4, que onda, pode ser infravermel alterada. ho, visível e ultravioleta. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt/simulation/molecules-and-light Monte um Átomo Lembrando Como funciona: Clique primeiramente nas abas verdes e em “Ver que os estável/instável”. Mova as bolas para a representação do átomo acima e elementos identifique o elemento químico. Caso seja instável tente novamente e químicos analise o que pode estar errado. estão organizados Ao mover as na tabela em bolas para representaç ordem crescente de ão do átomo, número automatica atômico mente irá (número de aparecer o prótons). nome do elemento químico que está sendo representad o

22 Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/build-an-atom Pacotes de Onda e Tunelamento Quântico Funcionamento do simulador: Permite aos usuários explorar o tunelamento de pacotes de ondas e ondas planas através de barreiras, etapas e potenciais planos. As densidades de probabilidade dependentes do tempo e as funções de onda podem ser mostradas usando uma variedade de representações que são marcadas no canto direito.

23 Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/quantum-tunneling O tamanho e a forma das barreiras podem ser ajustados graficamente ou numericamente no canto direito. As opções para o potencial de espalhamento incluem barreiras quadradas duplas para o estudo de tunelamento ressonante. Poços Duplos e Ligações Covalentes Dica: As densidades de probabilidade dependentes do tempo e as funções de onda podem ser mostradas usando uma variedade de representações, tanto para estados próprios quanto para estados de superposição. Você pode selecionar entre os poços quadrados e potenciais de Coulomb.

24 Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/covalent-bonds É possível alterar interativamente os recursos, como largura, espaçamento e altura dos poços e ver as alterações nos níveis de energia própria e nas funções de onda continuamente. Como a velocidade de oscilação da função de onda depende da energia, a velocidade varia para diferentes configurações. Pode-se ajustar a velocidade com o controle deslizante no fundo. Os estados de superposição de energias espaçadas são particularmente lentos. Experimento de Davisson-Germer Como funciona: Este experimento virtual mostra o padrão máximo e mínimo no espalhamento de elétrons em função do ângulo

25 Dica: Os usuários podem controlar o tamanho e a separação dos dispersores atômicos, bem como, a intensidade e a velocidade do feixe de elétrons. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/legacy/davisson-germer Os usuários podem controlar o tamanho e a separação dos dispersores atômicos, bem como a intensidade e a velocidade do feixe de elétrons. Opções para alterar a resolução da animação Um gráfico mostra as intensidades em função do ângulo e inclui a capacidade de salvar e comparar gráficos de dispersão. Interferência Quântica Como funciona: Ondas espalham-se e interferem à medida que passam através de uma fenda dupla e, então, são detectadas em uma tela como pequenos pontos.

26 Na guia Partículas Únicas, selecione Repetição Automática para obter um fluxo contínuo rápido para criar um padrão de interferência mais rapidamente. Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/quantum-wave-interference Altere a exibição de Intensidade média para acessos para visualizar as partículas individuais batendo na tela. Condutividade

Níveis 27 de energias Na aba de materiais Link para acesso: https://phet.colorado.edu/pt/simulation/conductivity escolha Acenda a lanterna para observar comportamento dos elétrons entre metal, plástico e fotocondu tor Depois de escolher o tipo do material, forneça uma diferença de potencial Apresentação do Física animações e simulações Possui um vasto acervo de simuladores, interface simples. Ao entrar no site é possível escolher o simulador desejado, ao clicar nele será carregada uma nova página, na qual aparece o simulador escolhido para reprodução. Link para acesso disponível a seguir, abaixo da imagem.

28 Link para acesso: https://www.vascak.cz/physicsanimations.php?l=pt

29 Movimento browniano Definição: é um fenômeno pelo qual partículas pequenas suspensas em um líquido tendem a se mover em caminhos pseudoaleatórios ou estocásticos através do líquido, mesmo se o líquido em questão estiver calmo. É o resultado da assimetria nos impactos cinéticos das moléculas que compõem o líquido. A fase líquida, por definição, deve ter alguma temperatura, significando suas moléculas ou átomos deve ser termicamente animado, batendo uns nos outros e objetos suspensos dentro deles. Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mf_brownuv_pohyb&l=pt Interação atômicas

30 Sugestões: Na simulação Interações Atômicas os estudantes investigam como a relação entre forças de atração e repulsão governam a interação entre átomos. Escolhendo pares de átomos para analisar ou personalizando a atração. Simplificações do Modelo • A interação entre os dois átomos é modelada pelo o potencial de Lennard-Jones. • O raio atômico, que corresponde a σ (sigma), é o raio de Van der Waals. • Ao selecionar pares de átomos, a seleção oxigênio-oxigênio é a única na qual os átomos se ligam. Quando a ligação se forma, a agitação do átomo esquerdo tem a intenção de representar a energia transferida para longe do par ligado. • Para a interação de ligação oxigênio-oxigênio, o σ é o raio de Van der Waals. ε) corresponde, aproximadamente, à energia de ligação média. σ) foi calculado com base no comprimento médio da ligação, pois o fundo do poço de energia potencial está localizado na distância de equilíbrio da ligação. Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=mf_atomy&l=pt Raios catódicos Dicas: A luminescência esverdeada que aparece na parede do tubo de Crookes sempre aparece no lado oposto ao catodo, em frente a este. Mudando-se a posição do catodo e a do anodo, de todas as maneiras possíveis, ela sempre aparece em frente ao catodo. Concluímos então que a luminescência é produzida por alguma coisa que sai do catodo, atravessa o tubo, e se choca com a parede de vidro. Quando este fenômeno foi descoberto, deu-se o nome muito vago de raios catódicos a essa coisa que sai do catodo, isso porque sua natureza era inteiramente desconhecida. Os raios catódicos são elétrons, que são arrancados do catodo por causa da diferença de potencial existente entre o catodo e o anodo, e são atraídos pelo anodo. Os elétrons que constituem os raios catódicos, quando encontram o vidro, possuem grande energia cinética. Com o choque, eles perdem essa energia cinética, comunicando energia aos elétrons dos átomos do vidro; estes elétrons são então acelerados. E já sabemos que uma carga elétrica acelerada emite onda eletromagnética. Os elétrons do vidro emitem então, onda eletromagnética cujo comprimento de onda está nos limites da luz, isto é, onda eletromagnética visível.

31 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=elplyn_magnet_elekt ron&l=pt Tubos de crookes – cruz de malta Funcionamento: É aplicada alta tensão em suas extremidades, ao fazer isso, uma região do tubo apresenta uma luminescência esverdeada, aumentando o vácuo dentro do tubo, é possível visualizar essa mancha dentro do tubo na parede oposta ao catodo. Crookes que fez o experimento percebeu que essa luminescência era algum tipo de radiação que partia do terminal negativo indo em direção ao terminal positivo. Essa radiação foi denominada de raios catódicos. J. J. Thomson foi que concluiu que os raios catódicos se propagavam em linha reta, como no experimento, se um objeto é colocado na sua frente é criada uma sombra simétrica na parede da ampola.

32 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=elplyn_maltezsky_kr iz&l=pt Lâmpada fluorescente Funcionamento: A lâmpada fluorescente funciona pela excitação e desexcitação de átomos de uma mistura gasosa e das paredes fosforescentes do tubo ao qual se dá o nome de tubo de descarga. A corrente elétrica circunda uma bobina de fio de cobre, denominada reator, passando pelos eletrodos da lâmpada e chegando num dispositivo chamado starter. Este dispositivo aquece e faz com que uma pequena folha metálica feche o circuito entre os eletrodos da lâmpada com o reator; neste momento, a corrente elétrica faz o fluxo magnético na armadura do reator atingir um valor máximo, de forma que o starter libere um pulso de alta tensão que quebra a rigidez dielétrica do gás ionizando-o, sendo o reator responsável por controlar a intensidade da corrente elétrica na lâmpada. O starter se desliga, e a corrente pode agora ser conduzida através do gás ionizado, o qual emite, com a passagem de corrente, emite luz ultravioleta, a qual é absorvida pela camada fosforescente e a converte em luz visível.

33 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=elplyn_zarivka&l =pt Experiência de dupla fenda Experimento: O britânico Thomas Young (1779-1829), por meio de um dos experimentos mais famosos da história da Ciência, comprovou que a luz possui um aspecto ondulatório, comprovando e corroborando a teoria de Hyugens. Inicialmente, Young colocou um feixe eletrônico direcionado a uma tela opaca aos elétrons onde são feitas duas pequenas fendas. Quando uma destas fendas está fechada, ligamos o feixe, de um modo, que ocorre um fenômeno denominado de difração sofrido pela luz. Na difração, a onda, ao passar pela fenda, com um tamanho que apresente uma ordem de grandeza próxima ao comprimento de onda da fenda, se dispersa. Ao serem abertas as duas fendas, quando o feixe passa pela mesma, além da difração, ocorre também o fenômeno de interferência. Ele faz com que, ao se posicionar uma tela plana atrás da fenda, nos pontos onde há encontro de cristas ou vales, tenhamos uma interferência construtiva. Estes serão os pontos marcados na tela que apresentarão uma intensidade luminosa maior, enquanto quando cristas e vales se encontram, ocorre uma interferência destrutiva, gerando pontos de baixa intensidade luminosa ou praticamente nula.

34 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=opt_interferen ce&l=pt Corpo negro Definição: um corpo negro é um objeto hipotético que absorve toda a radiação eletromagnética que nele incide: nenhuma luz o atravessa e nem é refletida. Um corpo com essa propriedade, em princípio, não poderia ser visto, daí o nome corpo negro. Apesar do nome, corpos negros emitem radiação, o que permite determinar sua temperatura. Orientação: É possível ajustar a temperatura para ver o comprimento de onda e a intensidade do espectro mudar. A cor do pico na curva espectral pode ser visualizada.

35 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=opt_certeleso &l=pt Efeito fotoelétrico Definição: O efeito fotoelétrico é a emissão de elétrons por um material, geralmente metálico, quando exposto a uma radiação eletromagnética (como a luz) de frequência suficientemente alta, que depende do material como, por exemplo, a radiação ultravioleta.

36 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=opt_fotoefek t&l=pt Experiência de Michelson-Morley Funcionamento: Fonte luminosa emitindo luz, um espelho semi transparente que permite que metade da luz passe pelo espelho e metade seja refletida, então metade da luz passa pelo espelho e metade é refletida. Onde irá encontrar outros dois espelhos que estão equidistantes do ponto de incidência da luz do espelho semi transparente, esses raios que incidem nos últimos dois espelhos vão ser refletidos, ao voltar para o espelho semi transparente uma parte irá passar e outra será refletida para um detector.

37 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=str_michelson &l=pt Modelos atômicos É possível selecionar o modelo atômico: John Dalton: acreditava que os átomos eram maciços e indivisíveis e que as substâncias eram formadas por combinações atômicas de diferentes proporções. J. J. Thomson: segundo esse cientista, os elétrons, que possuem carga elétrica negativa, encontravam-se espalhados na superfície de uma carga positiva. Ernest Rutherford: para ele, os átomos possuíam uma carga elétrica positiva concentrada em uma região extremamente densa e reduzida, chamada de núcleo atômico. Niels Bohr: de acordo com o modelo de Bohr, os elétrons estavam localizados em torno dos núcleos atômicos com energia quantizada, ou seja, ocupavam somente níveis específicos de energia, os quais eram múltiplos de uma quantidade menor.

38 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=atom_modely&l= pt Experimento de Rutherford O experimento: O experimento foi realizado sob a supervisão de Ernest Rutherford nos laboratórios de Física da Universidade de Manchester, no Reino Unido. Os resultados do experimento demonstraram pela primeira vez a existência do núcleo atômico, o que não era consistente com o modelo atômico de Thomson, proposto em 1904 por Joseph John Thomson. O experimento de Rutherford consistiu em um feixe de partículas alfa gerados pelo decaimento radioativo do radônio, normalmente executado em uma folha de ouro muito fina em uma câmara evacuada.

39 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=atom_ruthefor d&l=pt Efeito Compton Definição: Em seus experimentos, Compton fez raios x incidir sobe um alvo de grafite. O comprimento de onda incidente (raios x) fora medido inicialmente e era único. Após a colisão entre raios x e o alvo, verificou-se o espalhamento dos raios x. Os raios espalhados foram analisados e Compton notou a presença de raios x com o mesmo comprimento de onda do que fizera incidir no alvo, e também raios x com menor comprimento de onda. Os raios emergentes que possuem o mesmo comprimento de onda do incidente são provenientes da interação entre raios x e elétron do alvo de grafite, no qual o elétron absorve toda a energia transportada pelos raios x e recua de orbital. Após um intervalo de tempo, o elétron retorna ao orbital em que estava emitindo toda a energia que fora absorvida. Os raios emergentes possuem menor comprimento de onda que o incidente em razão da interação entre raios x e elétron do alvo de grafite, no qual o elétron absorve parcialmente a energia transportada pelos raios x e a energia restante estará associada aos raios emergentes, que possuirão menor comprimento de onda que os incidentes. Esse efeito ocorre em virtude da natureza dual da luz, que neste fenômeno comporta-se como partícula no qual os raios x recebem a denominação de fótons.

40 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=atom_compt on&l=pt Experimento de Frank-Hertz O experimento: O experimento de Franck-Hertz validou o modelo atômico proposto por Niels Bohr. Esse experimento mostrou que só é possível excitar os átomos de um gás a partir de níveis específicos de energia, assim como previa a quantização dos níveis de energia, proposta por Bohr.

41 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=atom_franckhertz&l =pt Fusão Nuclear Definição: A fusão nuclear é o excesso de energia resultante da combinação de dois núcleos leves que se unem a fim de formar um núcleo mais pesado. Esses dois núcleos leves participam de um processo que libera energia, sendo ela inibida pela barreira de Coulomb entre duas partículas de mesma carga, que impede que dois núcleos de cargas iguais se aproximem o suficiente pra que a interação forte predomine. A fusão de átomos em grande escala só ocorre se a temperatura for suficiente para que os núcleos vençam a barreira por tunelamento. Isso pode acontecer aumentando a temperatura do material até que os núcleos tenham energia suficiente, fato ocasionado pela agitação térmica.

42 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=jadro_reak ce&l=pt Ampola de raio x Funcionamento: Ampola RX é um tubo de vácuo onde a energia elétrica é convertida em Raio X. É feita de vidro ou quartzo contendo duas placas metálicas ligadas a uma fonte de tensão elétrica. O catodo é uma placa ligada ao polo negativo e a placa ligada ao polo positivo é o anodo. Quando a tensão entre o catodo e o anodo fica bem elevada surge um feixe luminoso que sai do catodo e atravessa o tubo.

43 Link para acesso: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=opt_rentgen&l=pt