A NATUREZA DA LUZ

A NATUREZA DA LUZ

1. CONTROVÉRSIAS A RESPEITO DA NATUREZA DA LUZ

   • O PRIMEIRO FOI UMA ACALORADA DISCUSSÃO DE IDEIAS ENTRE DOIS DOS MAIS IMPORTANTES PERSONAGENS DA CIÊNCIA OCIDENTAL, O HOLANDÊS CHRISTIAAN HUYGENS (1629-1695) E O INGLÊS ISAAC NEWTON. PODEMOS CONSIDERÁ-LOS REPRESENTANTES DE DUAS TENDÊNCIAS QUE PEOPUNHAM DUAS NATUREZAS DISTINTAS PARA A LUZ: UMA QUE A CONSIDERAVA UMA ONDA, UMA VIBRAÇÃO QUE SE PROPAGAVA PELO ESPAÇO; E OUTRA QUE A DEFINIA COMO PARTÍCULA, UM PEQUENO CORPO DOTADO DE MASSA.
   • AUGUSTIN-JEAN FRESNEL E SIMÉON-DENIS POISSON, QUE VOLTARAM ÀS MESMAS QUESTÕES DO DEBATE ANTERIOR. ASSIM, CADA UMA DESSAS ESCOLA DESENVOLVEU UM MODELO PARA ESSAS IDEIAS SOBRE A LUZ: 
   • MODELO ONDULATÓRIO
     • O modelo ondulatório proposto e defendido por Huyghens dizia que a luz era uma onda e ela explicava de forma significativa a reflexão e a refração da luz. Como sabemos, qualquer onda se reflete e refrata de acordo com as leis da reflexão e da refração dos feixes luminosos. Observações sobre esses fenômenos levaram os cientistas a favorecer o modelo ondulatório proposto por Huyghens, pois a teoria de Newton não se verificava na prática.
   • MODELO CORPUSCULAR
     • Newton tentou justificar sua teoria afirmando que a luz se comportava como pequenas esferas, as quais colidiam elasticamente com uma superfície lisa, sendo refletida de modo que o ângulo de incidência fosse igual ao ângulo de refração. Assim, segundo o fenômeno da reflexão, Newton considerava a luz como sendo constituída por um conjunto de partículas que se refletem elasticamente sobre uma superfície.
   • REFLEXÃO
     • A HIPÓTESE DA NATUREZA DA LUZ COMO PARTÍCULA EXPLICA ESSE FENÔMENO DE FORMA SIMPLES. POR EXEMPLO, AO COLIDIR CONTRA UMA PAREDE, UMA BOLINHA SEGUE UMA TRAJETÓRIA DE SAÍDA COM ÂNGULO IDÊNTICO AO DE ENTRADA, DA MESMA FORMA QUE UMA BOLA DE BILHAR QUE ACERTA A LATERAL DA MESA.
     • É o fenômeno que consiste no fato de a luz voltar a se propagar no meio de origem, após incidir sobre um objeto ou superfície.
   • REFRAÇÃO
     • é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz sofre mudança do meio de propagação, ou seja, do meio de incidência para o meio de refração, onde há variação de velocidade da propagação. Lembre-se que a luz é uma forma de onda que se propaga em determinada velocidade e essa velocidade dependerá do meio no qual ela se propaga.

2. ONDA OU PARTÍCULA? - EPISÓDIO II

   • ANTES DE DESCREVER OS TRABALHOS DE FRESNEL E O RENASCIMENTO DO MODELO ONDULATÓRIO, É IMPORTANTE DIZE QUE O MODELO CORPUSCULAR FOI AMPLIADO E MELHORADO AO LONGO DE TODO O SÉCULO XVIII: 
   • A POLARIZAÇÃO FOI DESCOBERTA E EXPLICADA CONSIDERANDO QUE A LUZ TIVESSE "POLOS", COMO HAVIA SUGERIDO NEWTON 
   • A DUPLA REFRAÇÃO QUE OCORRE EM ALGUNS CRISTAIS FOI EXPLICADA TAMBÉM EM TERMOS DESSA POLARIZAÇÃO 
   • HOUVE MELHORIAS NAS EXPLICAÇÕES JÁ EXISTENTES: REFRAÇÃO, REFLEXÃO SELETIVA, CORES ETC.

3. ÉTER LUMINOSO

   • seria uma espécie de fluido infinito menos espesso que os gases mais leves, perfeitamente elástico, invisível, indetectável e que preencheria o universo em sua totalidade, tanto os espaços interplanetários quanto os intermoleculares. Com o entendimento atual de ciência que temos hoje, admitir a existência desse material seria loucura. Todavia, precisamos entender que as verdades científicas são datadas, isto é, possuem a sua validade limitada àquilo que a própria ciência assume como verdade.
   • DEVERIA TER QUALIDADES ESPECIAIS PARA SERVIR DE MEIO PARA A PROPAGAÇÃO DA LUZ:      1. SER MUITO SUTIL PARA NÃO ATRAPALHAR O MOIMENTO DOS PLANETAS    2. SER CAPAZ DE TRANSMITIR ONDAS EM ALTA VELOCIDADE     3. SER CAPAZ DE TRANSMITIR ONDAS TRANSVERSAIS 

4. EXPERIMENTO DE MICHELON E MORLEY

   • ESSE EXPERIMENTO FOI REALIZADO EM DUAS OCASIÕES: EM 1881, APENAS PELO FÍSICO DE ORIGEM POLONESA ALBERT MICHELSON; E EM 1887, COM A COLABORAÇÃO DO FÍSICO ESTADUNIDENSE EDWARD MORLEY. DAÍ SER CONHECIDO COMO EXPERIMENTO DE MICHELSON E MORLEY 
   • A IDEIA BÁSICA DESSE ESTUDO ERA OBTER ALGUMA VARIAÇÃO DA VELOCIDADE DA LUZ COM RELAÇÃO AO ÉTER, UTILIZANDO PARA ISSO O MOVIMENTO DA TERRA. UM DOS BRAÇOS DO EXPERIMENTO ESTÁ INICIALMENTE ALINHADO COM A DIREÇÃO DO MOVIMENTO DA TERRA. 

5. TEORIA DA RELATIVIDADE RESTRITA

   • Foi proposta pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955). Ela representa a conjugação de duas teorias: a teoria da relatividade restrita (especial) e a teoria da relatividade geral. A teoria da relatividade especial foi publicada em 1905 no artigo "A Eletrodinâmica dos Corpos em Movimento".
   • TEM COMO BASE DOIS POSTULADOS:     1. Todas as leis da natureza são as mesmas em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).    2. A velocidade de propagação da luz no vácuo é a mesma em todos os sistemas de referência inerciais (sistemas de referência não-acelerados).
   • USANDO O TEOREMA DE PITÁGORAS, A DISTÂNCIA PERCORRIDA PELO PULSO DE LUZ PODE SER CALCULADA DA SEGUINTE MANEIRA:             h^2= d^2 + D^2         

6. CONE DE LUZ

   • Um cone de luz é uma diagramação tridimensional de uma coordenada quadridimensional, já que é muito difícil uma representação gráfica de um fenômeno quadridimensional, como os são os ligados às teorias do espaço-tempo. Na relatividade especial, um cone de luz (ou cone nulo) é a descrição padrão da evolução temporal de um feixe de luz no espaço-tempo de Minkowski. O evento real quadrimensional pode ser visualizado em um espaço tridimensional escolhendo-se dois eixos horizontais como as dimensões espaciais e o eixo vertical como o tempo.

7. TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL

   • A teoria geral foi apresentada por Einstein 10 anos após a teoria restrita. Ela amplia a abrangência daquela estendendo a descrição dos fenômenos físicos para sistemas acelerados (não inerciais).  A ideia básica da teoria é que a presença de matéria encurva o espaço-tempo. Assim, quanto maior for a massa do corpo, mais ele encurvará o espaço-tempo ao seu redor.
   • O Princípio da Equivalência, postula que um sistema de referência uniformemente acelerado é fisicamente equivalente a um campo gravitacional uniforme. Ao incluir campos gravitacionais, a teoria descreve os movimento de objetos não mais como ação de forças, mais sim como trajetórias sobre a superfície espaço-tempo.

8. TRÊS CONTRIBUIÇÕES DA RELATIVIDADE GERAL

   • I. A ÓRBITA DO PLANETA MERCÚRIO  II. O DESVIO DOS RAIOS DOS RAIOS DE LUZ POR UM CAMPO GRAVITACIONAL  III. O DESVIO DOS RAIOS DE LUZ POR UM CAMPO GRAVITACIONAL 

9. EFEITO FOTOELÉTRICO

   • O efeito fotoelétrico ocorre quando há emissões de elétron num determinado material. Geralmente, esse efeito é produzido em materiais metálicos os quais são expostos a uma radiação eletromagnética, como a luz. Quando isso acontece, essa radiação arranca os elétrons da superfície. Dessa maneira, as ondas eletromagnéticas envolvidas com esse fenômeno transferem energia aos elétrons.
   • Os fótons são minúsculas partículas elementares que possuem energia e são mediadoras do efeito fotoelétrico. A energia do fóton é calculada pela seguinte fórmula:                     E = h.f:                  energia do fóton: constante de proporcionalidade (Constante de Planck: 6,63 . 10-34 J.s)f: frequência do fóton             

10. O QUE É A LUZ ?

    • A luz, ou luz visível como é fisicamente caracterizada, é uma forma de energia radiante. É o agente físico que, atuando nos órgãos visuais, produz a sensação da visão. A luz que percebemos tem como característica sua frequência que vai da faixa de (vermelho) até (violeta). Esta faixa é a de maior emissão do Sol, por isso os órgãos visuais de todos os seres vivos estão adaptados a ela, e não podem ver além desta, como por exemplo, a radiação ultravioleta e infravermelha. 

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