UM ESTUDO INTRODUTÓRIO DE MECÂNICA QUÂNTICA PARA ÁTOMOS HIDROGENÓIDES

Abstract

Este produto educacional, desenvolvido junto ao Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática da Universidade de Passo Fundo, sob a orientação do Professor Dr. Carlos A. S. Pérez e coorientação do Professor Dr. Alisson C. Giacomelli, é direcionado ao ensino superior, configurando-se como um texto de apoio ao professor de Física, para o planejamento e desenvolvimento de suas aulas e ao estudante, como um auxílio em seus estudos. A dissertação que está associada a esse produto educacional, intitula-se “A Equação de Schrödinger e os Orbitais Atômicos: Um estudo introdutório de mecânica quântica para licenciaturas em Física” e teve como objetivo analisar quais as possíveis contribuições de um texto de apoio sobre as aplicações da equação de schrödinger no estudo dos orbitais atômicos para a formação inicial de professores de Física. O produto tenta abordar assuntos iniciais de mecânica quântica tendo como foco a compreensão fenomenológica e as aplicações matemáticas da Equação de Schrödinger em um sistema ideal de um átomo do tipo hidrogênio. O texto foi elaborado de forma a proporcionar uma leitura de fácil compreensão com muitos exemplos e acompanhamentos nas resoluções matemáticas, eliminando a necessidade de busca de conceitos em outros materiais.O produto está organizado em duas partes: a primeira parte apresenta alguns detalhes da teoria educacional utilizada como aporte teórico, tomando por referência de organização a Transposição Didática na perspectiva de Chevallard. Essas discussões teóricas são acompanhadas de reflexões sobre o processo de aprendizagem, particularmente da psicologia cognitiva, a partir de uma análise de teorias construtivistas. Posteriormente uma breve recapitulação história sobre o comportamento ondulatório da luz e os modelos atômicos é realizada. Na sequência, uma revisão matemática sobre probabilidades e números complexos é apresentada, com exercícios acompanhados e explicações guiadas, proporcionando a base para compreender os elementos fundamentais da teoria quântica. Essa revisão é seguida por uma explicação sobre a equação de onda e a função de onda, suas restrições e o seu significado físico. Assim encerra-se a primeira parte do texto. Na segunda parte, inicia-se uma introdução dos princípios gerais da mecânica quântica, apresentando os postulados, condições e formalidades para a teoria, seguida de um estudo sobre o momento angular e a derivação e resolução da Equação de Schrödinger para um átomo de hidrogênio, assim como a visualização das formas dos orbitais, por meio de simulação e concluindo comparando com experimentos realizados em laboratório.