Sumário
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Salvando leitura…
A regra de Bohr reaparecia como condição de onda estacionária

Uma volta que se fecha

De Broglie propõe ondas para toda matéria

A escadaria circular de Bohr reapareceu no centro da sala. Desta vez, porém, o elétron não era uma conta deslizando por um arame. Uma faixa ondulada contornava o círculo. Quando Lia ajustava seu comprimento, a última crista precisava encontrar a primeira sem degrau, corte ou inversão.

Uma circunferência de raio r comporta um número inteiro n de comprimentos de onda quando 2πr=nλ. Se sobrasse meia crista ao completar a volta, a onda não retornaria com a mesma fase e interferiria destrutivamente consigo mesma. Apenas certos comprimentos de onda formavam padrões estacionários consistentes naquele contorno.

Substituindo λ=h/p, a condição se tornava 2πr=nh/p. Reorganizada, dizia pr=nħ. Para uma órbita circular clássica, pr é o módulo do momento angular. A regra que Bohr havia postulado, L=nħ, surgia então como uma condição de fechamento da onda associada ao elétron.

Lia sentiu a satisfação perigosa de uma imagem que explica demais. A faixa ao redor do núcleo tornava os inteiros naturais: uma volta completa aceita uma, duas ou três ondulações, não duas e um quarto se a fase deve se fechar. Era uma pista poderosa de por que a quantização podia emergir de condições de contorno em vez de ser apenas um decreto numérico.

Ainda assim, o círculo permanecia parte da antiga teoria quântica. A mecânica quântica posterior não descreve o elétron do hidrogênio como uma onda material presa a uma única órbita circular. Ela resolve uma função de onda no espaço, com orbitais tridimensionais, números quânticos e probabilidades. O estado fundamental moderno tem momento angular orbital zero, detalhe que não cabe na órbita circular mínima de Bohr.

A analogia da corda fechada preservava algo verdadeiro: condições de contorno selecionam modos discretos, assim como uma corda de violão aceita frequências específicas quando suas extremidades estão fixas. Ela quebrava quando a corda era tomada como trilho físico e o modo como trajetória de uma partícula. Um padrão estacionário não é um objeto correndo pela linha que ele mesmo desenha.

Tomás retirou o círculo, mas deixou os nós. Em problemas futuros, caixas, poços, átomos e moléculas teriam energias discretas porque nem toda forma de estado satisfaz as equações e suas condições de contorno. De Broglie não completara essa mecânica, mas mostrara por que inteiros e ondas poderiam pertencer à mesma frase.

Fontes desta página

  1. Louis de Broglie (1925). Recherches sur la théorie des quanta.Annales de Physique, 10(3), 22–128. Tese defendida em 1924 que desenvolve a associação de uma onda a cada partícula material e suas consequências para a quantização.
  2. Niels Bohr (1913). On the Constitution of Atoms and Molecules, Part I.Philosophical Magazine, 26(151), 1–25. Introduz estados estacionários quantizados e relaciona diferenças de energia às frequências do espectro atômico.