No começo do século XX, os cientistas descobriram algo surpreendente: a luz — que sempre foi considerada uma onda — também podia se comportar como uma partícula! E mais ainda: partículas como os elétrons, que sempre foram tratadas como matéria, também podem se comportar como ondas. Essa descoberta ficou conhecida como dualidade onda-partícula.

A dualidade mostra que, em determinadas situações, ondas se comportam como partículas e partículas se comportam como ondas. Vamos entender isso com calma.

Luz: onda ou partícula?

Durante séculos, acreditava-se que a luz era uma onda eletromagnética, como foi comprovado por James Clerk Maxwell no século XIX. Ela podia se refletir, se refratar, se espalhar e interferir, como qualquer onda.

Mas, com o efeito fotoelétrico, Albert Einstein mostrou que a luz também pode se comportar como se fosse formada por pequenas partículas de energia, chamadas fótons. Esses fótons podem bater em elétrons e arrancá-los de superfícies metálicas, algo que uma onda não faria.

Conclusão: a luz é, ao mesmo tempo, onda e partícula, dependendo de como é observada.

#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: Diagrama com dois lados — de um lado a luz sendo representada como onda, com fenômenos como refração e interferência; do outro lado, a luz como fóton interagindo com elétrons no efeito fotoelétrico)

Matéria como onda – Experiência de Davisson e Germer

Em 1927, os cientistas Davisson e Germer realizaram um experimento que mostrou que elétrons, ao passarem por uma fenda estreita, produziam padrões de interferência — exatamente como as ondas. Isso provou que as partículas de matéria, como elétrons, também podem se comportar como ondas.

Esse comportamento é descrito pela hipótese de Louis de Broglie, que propôs que toda partícula em movimento tem um comprimento de onda, calculado por:

\( \lambda = \frac{h}{p} \)

Onde:

• \( \lambda \): comprimento de onda da partícula (em metros)
• \( h \): constante de Planck (\(6{,}63 \times 10^{-34} \, \text{J·s}\))
• \( p \): quantidade de movimento da partícula (\(p = mv\))

Assim, quanto maior a massa e a velocidade da partícula, menor o seu comprimento de onda — por isso que não percebemos esse efeito com objetos grandes, como bolas ou carros.

#inserir imagem aqui# (Imagem sugerida: Esquema da experiência de fenda dupla com elétrons gerando padrão de interferência em uma tela)

O que isso significa?

A dualidade onda-partícula nos ensina que:

• Partículas como elétrons, nêutrons e até átomos podem se comportar como ondas.
• A luz, que antes era só uma onda, também se comporta como um conjunto de partículas (fótons).
• A natureza das coisas depende do tipo de experimento que usamos para observá-las.

Tabela resumo – Dualidade onda-partícula

Exercício Resolvido

Exercício: Um elétron de massa \(9{,}1 \times 10^{-31} \, \text{kg}\) se move com velocidade \(2{,}0 \times 10^6 \, \text{m/s}\). Qual o comprimento de onda associado a ele segundo a fórmula de de Broglie?

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