Dualidade onda-partícula

Esta página foca a dualidade onda-partícula, um aspecto fundamental da mecânica quântica. No intuito de apresentar este assunto um tanto abstrato de maneira accessível e atraente, uma série de animações acompanhadas de textos explicativos foi desenvolvida. O instrumento conhecido como interferômetro de Mach-Zehnder é usado como exemplo.

Motivação

Este trabalho originou-se de um objeto educacional desenvolvido no Instituto de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil por Michel Betz, Ismael de Lima e Gabriel Musssatto. Ele combina uma série de animações computacionais com textos explicativos curtos e documentos complementares mais detalhados. A versão original era programada em Flash/ActionScript mas, como essas técnicas se tornaram obsoletas, ele foi recentemente reprogramado em HTML5/JavaScript, com algumas diferenças de menor importância.

O interferômetro de Mach-Zehnder

Um dispositivo experimental frequentemente usado para ilustrar os aspectos básicos da mecânica quântica e da dualidade onda-partícula é o interferômetro de Mach-Zehnder. Nossas animações apresentam uma representação esquemática deste instrumento.

O objeto de aprendizagem

O recurso aqui apresentado pode ser descrito como um objeto de aprendizagem, já que ele foca um tópico bem definido, integrando animações computacionais, textos explicativos associados e alguns documentos de apoio mais detalhados.

O assunto está apresentado em passos sucessivos, começando com a ótica geométrica, passando para a propagação de ondas planas e finalmente alcançando o nível de pacotes de onda associados a fótons individuais. A defasagem introduzida por um meio de propagação interposto e o efeito da intervenção de um dispositivo de observação estão também considerados. Especificamente, a sequência de animações é a seguinte:

Dois documentos complementares estão incluídos.

As técnicas empregadas são padrão no desenvolvimento atual de conteúdo para a internet, ou seja, HTML5 para a estruturação de hipertextos, JavaScript para a interatividade dinâmica e CSS para a estilização da presentação. Duas versões foram desenvolvidas; elas oferecem functionalidades equivalentes mas diferem no uso de certos recursos de programação.