A NATUREZA DA LUZ

A NATUREZA DA LUZ

1. CONTROVÉRSIAS A RESPEITO DA NATUREZA DA LUZ

   • A discussão sobre o que é a luz acompanha o ser humano há muito tempo, com registros desde a Grécia Antiga. Para uns, ela seria formada por partículas; para outros, seria uma espécie de vibração.
     • PARTÍCULA OU ONDA?
       • As duas concepções sobre a natureza da luz se alicerçavam em analogias com outras situações físicas que foreciam razões para que cada um continuasse crendo na própria definição. Por exemplo, no trajeto da luz entre o Sol e a Terra. segundo o modelo ondulatório, não seria possível a luz chegar até nós se o espaço entre os astros fosse vazio, pois não haveria suporte material para ser perturbado.
     • ONDA OU PARTÍCULA
       • Em ciência, nada é definitivo. Sua história mostra como certezas categóricas se tornaram insuficientes com o desenvolvimento contínuo de pesquisas. Um exemplo é o modelo corpuscular da luz, que foi bem delimitado pela concepção newtoniana de Universo, a qual definia as interações por meio da força gravitacional.

2. ÉTER

   • Tal substância ficou conhecida com ÉTER, ou, mais especificamente, ÉTER LUMINOSO, e deveria ter qualidades especificas para servir de meio para a propagação da luz: - Ser muito sutil para não atrapalhar o movimento dos planetas. - Ser capaz de transmitir ondas em alta velocidade. - Ser capaz de transmitir ondas transversais.
     • AS TENTATIVAS DE EVIDENCIAR A EXISTÊNCIA DO ÉTER
       • Se o éter realmente existisse, estar ou não em movimento em relação a ele pouco importava para as leis físicas. assim, mais um mistério associado ao éter se fazia, e a solução para esse enigma seria dada somente por Einstein, com sua teoria da relatividade.

3. TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA

   • Albert Einstein sintetizou reflexões que vinham sendo feitas por outros cientistas. Seu trabalho se fundamentou em dois princípios. O primeiro desde já havia sido proposto para a Mecânica, na época de Descartes, Galileu e Newton. O segundo foi proposto por Poincaré em estudos sobre síndronização de relógios.
     • TEMPO E ESPAÇO RELATIVOS
       • Segundo a teoria da relatividade, medidas de tempo e espaço de um mesmo fenômeno. feitas por dois observadores que têm movimentos relativos, não são iguais. Essa afirmação é profundamente anti-intuitiva, ou seja, foge do senso comum. Por isso, ela é difícil de ser aceita.
     • TEMPO RELATIVO
       • Na teoria da relatividade, a observação e a medida efetuadas são chamadas PRÓPRIAS, pois foram feitas em relação ao referencial dela.
     • ESPAÇO RELATIVO
       • Sabemos que existe uma relação entre o intervalo de tempo de cada observador nos dois referenciais. O comprimento medido no sistema de referência em que o corpo está em repouso é chamado COMPRIMENTO PRÓPRIO.
     • CONE DE LUZ
       • Pode-se tomar conhecimento desse evento do interior de um cone definido pela distância percorrida pela luz. No instante em que o Sol desaparecesse, nós na Terra estaríamos bem fora desse cone.
     • PARADOXO DOS GÊMEOS
       • Para entender esse experimento de pensamento, temos de analisar a trajetória de cada um dos gêmeos no espaço-tempo. Mas antes é preciso ter em mente que: - Pelo fato de um deles viajar com velocidade muito alta, devem-se considerar os efeitos relativísticos sobre o tempo. - O paradoxo ocorre do fato de, á primeira visita, haver simetria de pontos de vista: para o irmão que ficou na Terra e para o irmão que se desloca rapidamente. Isso porque, na perspectiva do irmão no veículo espacial, é o irmão na Terra que se desloca rapidamente no sentido contrário.

4. TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL

   • A teoria da relatividade generalizada torna desnecessária a ideia de campo gravitacional existente em determinado ponto: bastaria o conhecimento das propriedades do movimento acelerado do corpo nesse ponto do espaço. No entanto, as propriedades do espaço não se resumem ás coordenadas, mas a um sistema de coordenadas mais complexo, dadas por uma matriz tensorial.
     • TRÊS IMPORTANTES CONTRIBUIÇÕES DA RELATIVIDADE GERAL
       • Existem três fenômenos que são explicados e descritos apenas quando aplicados os postulados e as equações da relatividade geral.
         • I- A ÓRBITA DO PLANETA MERCÚRIO: Sabia-se que o movimento desse pequeno e rápido planeta apresentava um avanço em seu periélio. Esse resultado só foi entendido com a teoria da relatividade geral, pois, pelo fato de Mercúrio estar muito próximo do Sol, efeito particulares distorcem a métrica do espaço.
         • II- O DESVIO DOS RAIOS DE LUZ POR UM CAMPO GRAVITACIONAL: Esse efeito foi previsto por Einstein e posteriormente constatado em 1010 durante a observação de um eclipse solar na Ilha do Príncipe, no Golfo do Guiné, na África, e no Brasil, na cidade de Sobral, no Ceará. Esse fenômeno da posição aparente das estrelas, que se deve á curvatura do espaço, foi um dos resultados decisivos para a aceitação da teoria da relatividade geral.
         • III- DESLOCAMENTO DO COMPRIMENTO DE ONDA DA LUZ PARA O VERMELHO NA PRESENÇA DE UM CAMPO GRAVITACIONAL: Esses desvios são referentes a linhas dos espectros de determinado elemento quando comparado ao seu espectro em repouso. Nesse caso, a relatividade geral indica que o efeito gravitacional sobre o espaço deve gerar um desvio para o vermelho, como se o astro estivesse se afastando.

5. EFEITO FOTOELÉTRICO

   • Esse fenômeno conhecido como EFEITO FOTOELÉTRICO, é compreendido de modo qualitativo do ponto de vista do Eletromagnetismo, pois se sabe que a radiação eletromagnética é uma pertubação no campo elétrico e magnético, e que esses campos podem transferir energia aos elétrons dentro do metal, causando sua emissão.
     • PREVISÃO CLÁSSICA
       • Previsão clássica é a luz de alta intensidade é portadora de alta energia. Portanto, uma onda eletromagnética deve ter associada a ela intensos campos elétricos, aumentando a energia cinética dos életrons emitidos. Em outras palavras, a teoria clássica previa que, á medida que se aumentasse a intensidade da radiação, mais intensa seria a energia com que os elétrons seriam ejetados.
     • INTERPRETAÇÃO DE EINSTEIN: LUZ COMO PARTÍCULA
       • A teoria do efeito fotoelétrico, que concordava com os resultados experimentais até então obtidos e depois com medidas mais precisas feitas por outros pesquisadores. ele afirmou que a radiação eletromagnética de frequência F continha, ''pacotes'' de energia de intensidade diretamente proporcional á sua frequência. A esses ''pacotes'', deu-se posteriormente o nome de fótons.

6. O QUE É A LUZ, AFINAL?

   • A luz foi considerada uma onda eletromagnética que pode se propagar novácuo. O efeito fotoelétrico voltava a sugerir que a luz e todas as ondas eletromagnéticas se comportavam como pacotes de energia, ou seja, como partículas bem definidas se propagando no espaço. O que devemos ter em mente é que precisamos das duas representações para tratar da natureza da luz. Em alguns fenômenos, ela se apresenta como onda; em outros, como partícula. É o que chamamos em Física de natureza dual da luz ou, ainda, de DUALIDADE ONDA-PARTÍCULA.