Física Moderna e técnicas computacionais: como ver o átomo de Hidrogênio

• Autores: Nelson Canzian da Silva
• Localización: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, ISSN-e 2175-7941, Vol. 33, Nº. 2, 2016, págs. 667-696
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Modern physics and computational techniques: how to "see" the hydrogen atom
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• Resumen
  • português

    Este artigo busca construir uma ligação entre dois temas que têm recebido cada vez mais atenção nos anos finais da educação básica e nos anos iniciais do ensino superior nas áreas de ciência e tecnologia: a introdução à física moderna e a introdução a técnicas básicas de programação. Como pretexto, o artigo descreve como gerar figuras que representam, através de um pontilhado ou uma escala de cores, as densidades de probabilidade para o elétron em um átomo de hidrogênio. Isso é feito apresentando brevemente a física do problema de base e comentando algoritmos que (a) implementam as equações do problema, (b) permitem gerar valores aleatórios a partir de distribuições de probabilidades arbitrárias e (c) efetivamente produzem as figuras. O objetivo fundamental é mostrar ao leitor como técnicas básicas de modelagem e visualização de dados são efetivamente implementadas utilizando um tema que em princípio é de seu interesse. A implementação é feita em HTML/CSS/JavaScript, uma tecnologia extremamente versátil e acessível que constitui a base de todo o conteúdo na internet hoje, incluindo muitos ambientes educacionais virtuais.

  • English

     This paper aims to bridge two subjects that have received increased attention in the final years of the basic education and the first years of undergrad education in science and technology areas: a bridge between an introduction to modern physics and an introduction to computer programming. As an example, the paper describes how to produce figures that represent, as a point density diagram or a color-coded diagram, the probability density for an electron in the hydrogen atom. This is accomplished through a short introduction to the basic physics of the problem and through detailed comments on algorithms that (a) implement the equations of the problem, (b) allow to generate random values from an arbitrary probability distribution and (c) effectively produce the figures. The main goal is to show the reader how modeling and visualization techniques are implemented using a subject that, in principle, is of her/his interest. The implementation uses HTML/CSS/JavaScript, an extremely versatile and accessible technology that underlays almost all internet content nowadays, including many education platforms.