Introdução à computação quântica

Jaime Villate. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

1. Dualidade onda partícula da luz

Modelo corpuscular

A luz são partículas (fotões) com diferentes energias (cores), que se deslocam em linha reta- A luz branca está composta por partículas de todas as cores, que podem ser separadas na passagem por um prisma de vidro.

Dispersão da luz num prisma

Modelo ondulatório

A luz é uma onda eletromagnética que pode propagar-se no vácuo. Cada tipo de onda (cores) tem um comprimento de onda diferente.

Onda de eletromagnética

Algumas experiências podem ser explicadas apenas com um dos dois modelos e não com o outro.

Evidência experimental dos fotões

Espetro de luz dum corpo negro

A luz emitida por um objeto aquecido tem potência P máxima num comprimento de onda λ inversamente proporcional à temperatura. O modelo ondulatório não consegue explicar esse efeito.

Espetro de radição do corpo negro

Efeito fotoelétrico

A luz que incide numa célula fotoelétrica liberta eletrões no semicondutor tipo p, que passam para o semicondutor n, produzindo corrente elétrica.

Célula fotovoltaica

Evidência experimental das ondas eletromagnéticas

Antenas

Uma primeira antena, emissor, alimentada por uma fonte de tensão alternada, produz uma onda eletromagnética que se propaga até outra antena, recetor, dando origem a corrente alternada nessa segunda antena.

Experiência de Hertz

Interferência da luz

Dois feixes de luz monocromática da mesma frequência, iluminando o mesmo ecrã, criam um padraão de faixas iluminadas e oscuras, nas zonas onde a interferência for construtiva ou destrutiva.

Cada feixe é um cone e, como tal, as franjas vermelhas no ecrã são realmente círculos concêntricos, como mostra a seguinte fotografia, obtida no laboratório de física da FEUP, usando um raio laser e um interferómetro de Michelson.