Qual é a diferença fundamental entre a energia de uma partícula clássica ligada e a energia de uma partícula da mecânica quântica ligada?
Passo 1
Então, o que a gente tem aqui é uma pergunta sobre física: Qual é a diferença fundamental entre a energia de uma partícula clássica ligada e a energia de uma partícula da mecânica quântica ligada? Vamos resolver isso entendendo um pouco sobre como energia funciona tanto na física clássica quanto na quântica, e o que significa uma partícula estar “ligada” em cada contexto.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a física clássica. Nesse contexto, uma partícula ligada geralmente está presa em um potencial (imagine como uma espécie de “poço” que mantém a partícula no lugar). Por exemplo, um pêndulo preso a um ponto fixo. Na física clássica, a energia dessa partícula pode variar continuamente. Isso significa que ela pode ter qualquer valor de energia, desde que seja suficiente para mantê-la presa no potencial.
Passo 3
Agora, vamos para a mecânica quântica. Aqui, as coisas mudam bastante! Quando uma partícula está ligada quânticamente, ela só pode ocupar níveis de energia específicos e discretos. Isso acontece por causa da natureza ondulatória das partículas em escala quântica. Diferente da física clássica, a energia não pode variar de forma contínua, mas sim em “degraus” pré-definidos.
Passo 4
Além disso, na mecânica quântica, há o conceito do Princípio da Incerteza de Heisenberg, que diz que não podemos conhecer exatamente a posição e a velocidade de uma partícula ao mesmo tempo. Isso também contribui para a quantização da energia, já que a partícula não pode ter energia indefinidamente baixa como na física clássica.
Passo 5
Resumindo, a grande diferença está na forma como a energia é quantizada. Na física clássica, uma partícula ligada pode ter qualquer valor de energia dentro de um intervalo, enquanto na mecânica quântica, a energia está restrita a valores específicos e bem definidos.
Resposta
A diferença fundamental é que, na física clássica, a energia de uma partícula ligada pode variar continuamente dentro de um intervalo, enquanto na mecânica quântica, a energia está quantizada, ou seja, só pode assumir valores específicos e discretos.
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Se
, como você pode encontrar os componentes da função de onda?
Uma partícula em um poço quadrado infinito de dimensões
está em um estado descrito por
a) A função
é normalizada?
b) Quais valores podem ser medidos para a energia e com quais probabilidades?
c) Encontre e
para esse estado. Essas quantidades dependem do tempo? Se sim, é verdade que
b) Quais valores podem ser medidos para a energia e com quais probabilidades?
c) Encontre
Uma partícula de massa
é confinada em uma caixa unidimensional com dimensões
e é conhecida por estar no segundo estado excitado
. De repente, a largura da caixa é dobrada
, sem perturbar o estado da partícula. Se uma medição da energia for encontrada, encontre as probabilidades de encontrarmos o sistema no estado fundamental e no primeiro estado excitado.