Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas - CBPF/MCT
Programas da II Escola do CBPF


Alguns Experimentos de Física Moderna
Pesquisadores e Pós-Graduandos do CBPF:
Emil de Lima Medeiros (Coordenador)
Edgar C. Oliveira
Geraldo R.C. Cernicchiaro
Ivan S. Oliveira
Luiz Carlos S. Oliveira
Vitor Luiz B. Jesus
Mario S. Reis
Daniel G. Sasaki

Nível: Curso para Professores de Nível Médio

Objetivos

 

Oferecer aos professores-alunos a oportunidade de fazer diversos experimentos na área de Física Moderna, que sejam representativos dos avanços da Física neste século, e cuja realização seria difícil nas condições normalmente encontradas nos laboratórios das escolas de Ensino Médio. Alguns dos experimentos incluídos neste curso serão realizados em condições bastante similares àquelas dos experimentos originais.  

Metodologia

Em princípio, cada experimento será precedido de uma palestra introdutória, de aproximadamente uma hora, contendo uma revisão dos conceitos básicos envolvidos, e enfatizando a importância histórica do experimento original. Após a realização do experimento, os participantes de cada grupo serão incentivados a discutir os resultados de suas medições, podendo também serem solicitados a apresentar um relatório das atividades desenvolvidas no laboratório.

Ementa

 

1) Razão Carga/Massa do Elétron: O aparato a ser utilizado neste curso reproduz uma das versões do experimento pioneiro de J.J. Thomson, que em 1897 descobriu o elétron ao mostrar que os raios catódicos, misteriosos até então, eram na realidade partículas carregadas negativamente. Por esta descoberta, e por seus estudos sobre descargas elétricas em gases, Thomson recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1906. O equipamento que será utilizado, além de permitir uma medida precisa da razão entre a carga e a massa do elétron, é adequado também para um estudo mais geral sobre o comportamento desta partícula na presença de um campo magnético.

2) Efeito Fotoelétrico: A descoberta deste efeito foi de importância fundamental para o desenvolvimento da Física neste século, principalmente pela dificuldade em se explicar o fenômeno no contexto da Física Clássica. Estendendo a hipótese quântica de Planck para a luz, Albert Einstein publicou em 1905 uma teoria que explicava de maneira simples o efeito fotoelétrico. Foi principalmente por esta contribuição que Einstein foi agraciado em 1921 com o Prêmio Nobel de Física. O equipamento a ser utilizado, além de facilitar a observação do efeito fotoelétrico, permite medir, com grande precisão, o valor da constante de Planck.

3) Experimento de Millikan das Gôtas de Óleo: Medida da carga do elétron utilizando aparato semelhante, em suas características básicas, àquele usado em 1909 pelo físico norte-americano Robert A. Millikan, em seu famoso experimento com gôtas de óleo. Com a medida da carga do elétron, Millikan demonstrou experimentalmente a natureza quântica da eletricidade. Por esta contribuição, e por suas investigações experimentais sobre o efeito fotoelétrico, Millikan foi premiado, em 1923, com o Nobel de Física.

Outros Experimentos (a confirmar)
4) Medida da Velocidade da Luz / Experimentos Introdutórios com Laser: Medição da velocidade da luz pelos métodos clássicos e pioneiros de Newcomb e Michelson. Uso de um feixe de laser para transmitir informação através da modulação de vídeo ou audio. Havendo disponibilidade de tempo, outros tópicos serão também abordados: das propriedades da luz emitida por laser, à holografia, vários experimentos introdutórios poderão ser feitos utilizando acessórios como lentes, espelhos, prismas, divisor de feixe, rêde de difração, filtros coloridos, filtros polarizadores, holograma, fibra ótica, e outros.

5) Medidas de Temperaturas e Correntes Críticas em Supercondutores: Medida comparativa de temperaturas e correntes críticas em supercondutores à base de ítrio e bismuto. Demonstração do Efeito Meissner, Levitação e Efeito Josephson inverso.