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A Natureza Da Luz

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A natureza da luz: onda-partícula Estamos lembrados do fenômeno percebido por Hertz, por ocasião da descoberta das ondas de rádio e das microondas, e dos estudos que seu assistente Lenard fez sobre ele. Pois bem, não era possível a explicação desse fenômeno a partir do modelo ondulatório da luz e é ai que entra Albert Einstein. Em 1905, portanto há cem anos atrás, Einstein publicou cinco artigos bastante revolucionários, dentre estes, um explicando a natureza da luz com o título Sobre um ponto d
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  A natureza da luz: onda-partícula Estamos lembrados do fenômeno percebido por Hertz, por ocasião dadescoberta das ondas de rádio e das microondas, e dos estudos queseu assistente Lenard fez sobre ele. Pois bem, não era possível aexplicação desse fenômeno a partir do modelo ondulatório da luz e éai que entra Albert Einstein.Em 1905, portanto há cem anos atrás, Einstein publicou cinco artigosbastante revolucionários, dentre estes, um explicando a natureza daluz com o título Sobre um ponto de vista heurístico a respeito daprodução e transformação da luz. Neste artigo ele se apossa doconceito de quanta, proposto por Planck, e diz:...na propagação de um raio de luz emitido por uma fonte puntiforme,a energia não é continuamente distribuída sobre volumes cada vezmaiores de espaço, mas consiste em um número finito de quanta deenergia, localizados em pontos do espaço que se movem sem sedividir e que podem ser absorvidos ou gerados somente comounidades integrais. 9  Em decorrência deste trabalho ele ganhou o prêmio Nobel de 1921 e,a partir de 1926, esses quanta passaram a ser denominados defótons 10 .Imaginem a reviravolta no meio científico ao ver que a teoriacorpuscular havia ressuscitado, vale ressaltar que os corpúsculos deNewton não são os mesmos de Einstein, contudo a idéia da naturezacorpuscular da luz estava de volta. Figura 4: Aparato para observação do efeitofotoelétricoDe maneira bastante srcinal, Einstein explicou o fenômeno estudadopor Lenard, denominado após 1905 de efeito fotoelétrico (Figura 4),da seguinte maneira:1.A luz de freqüência f é formada por números inteiros de fótons,cada um com energia hf (h é a constante de Planck), queincidem na placa emissora;  2.Os fótons colidem com elétrons da placa e transferem energiapara estes; 3. Os elétrons usam uma parte da energia recebida pelos fótonspara escapar da placa emissora (), se sobra energia, esta étransformada em energia cinética que o elétron adquire paradeslocar-se da placa emissora para a placa coletora,constituindo assim, a corrente elétrica característica destefenômeno.Ao contrário de Planck, Einstein estabeleceu um modelo granular pararadiação em trânsito e não somente para a interação da radiação coma matéria, por isso dizemos que o quantum de Einstein é um``quantum de energia''.Em decorrência disso, Einstein substituiu o ou, de onda ou partícula,pelo e, de onda e partícula, já que os experimentos quedemonstravam ser a luz uma onda, não descartavam sua naturezacorpuscular. Um certo incomodo pairou no ar com o advento dasidéias de Einstein, pois não se sabia mais o que dizer a respeito doscomprimentos de onda da luz, dos efeitos de interferência, difração epolarização, mesmo Planck, em alguns depoimentos, demonstrou quenão compartilhava com as idéias do amigo:...podemos dizer que não existe, entre os grandes problemas nosquais a física moderna é tão rica, um único em que Einstein não tenhafeito um importante contribuição. Que ele possa à vezes ter errado oalvo em suas especulações, como, por exemplo, em suas hipótesesdos quanta de luz, não pode realmente ser tomado muito contra ele,pois não é fundamentalmente possível introduzir novas idéias, comona maioria das ciências exatas, sem ocasionalmente se arriscar. 11  Somente com o advento da Mecânica Quântica (década de 20), umavisão mais completa a respeito da natureza da luz pode ser obtidauma vez que não é possível estabelecer sua natureza ondulatóriasimultaneamente à corpuscular, por isso hoje entendemos a naturezada luz como uma dualidade onda-partícula, opostos que secomplementam.Na verdade, nossa imagem da propagação espacialmente contínua daluz e a atomicidade dos efeitos luminosos são aspectoscomplementares, no sentido de descreverem característicasigualmente importantes dos fenômenos luminosos. 12    A velocidade da luz A velocidade da luz novácuo, simbolizada pela letra c, é definidacomo 299 792 458metrosporsegundo, o mesmo que 1 079 252 848,8quilômetrosporhora [1] . O símbolo c srcina-se doLatimceleritas,velocidadeou rapidez [2] . A velocidade da luz em ummeio materialtransparente, tal como o vidro ou o ar, é menor que c,sendo a fração função doíndice de refraçãodo meio.A unidade fundamental doSIpara comprimentos, ometro, é definido desde21 de outubrode1983, como a distância que a luz viaja no vácuo em 1/299.792.458 dosegundo; qualquer aumento na precisãoda medida de velocidade da luz iria certamente refinar a definição dometro, mas não alterar o valor numérico do c.Desde a antiguidade clássica, váriosfilósofosespecularam sobre avelocidade da luz.Empédocles,AristóteleseHeron de Alexandriana Gréciae osárabes AvicenaeAlhazendeixaram suas opiniões. O indiano Sayana, noséculo XIV, deixou um comentário noRig Veda  (estimados 302 000 m/s). Johannes Kepler,Francis BaconeRené Descartes, na Europa, também citaram o assunto.Galileu Galileipropôs um experimento em1638, realizado emFlorençano ano de1667, sem sucesso. A primeira técnica de medição foi acidentalmente descoberta em1676porOle Romer. Enquanto observava Júpitere seu satéliteIo, notou que havia um atraso, o que o levou a comentar num congresso de astronomiaque a velocidade da luz poderia ser muito alta. Suas medições,combinadas com outras deChristiaan Huygens, chegaram a um valorabaixo do valor real mas muito mais alto do que o de qualquerfenômeno conhecido então.Newton, em seu livro Opticks, aceita umvalor quase igual ao de Romer.Foram, no entanto, as observações de James Bradleyem1728que elucidaram a questão, calculando a velocidade num valor apenas umpouco menor que o aceito atualmente.Léon Foucault, usando aroda de medir a velocidade da luz inventada por Fizeu, publicou umaaproximação melhor, e finalmente, em1926,Albert Michelson, do observatório de Monte Wilson, publicou um valor preciso.  Luz A luz é uma forma de energia que se propaga nos meios materiais etambém no vácuo. A luz emitida pelo Sol – estrela mais próxima da Terra – chega a nós em 8 minutos e 20 segundos, percorrendo 150milhões de quilômetros a uma velocidade de 300 mil quilômetros porsegundo.Depois do Sol, a estrela mais próxima da Terra é a estrela alfa daconstelação de Centauro que se encontra a 4,3 anos-luz da Terra, istoé, a luz emitida pela estrela alfa demora 4,3 anos para chegar à Terra.A grandeza 1 ano-luz , muito usada em Astronomia, corresponde àdistância percorrida pela luz em um ano, no vácuo. Paratransformarmos 1 ano-luz em quilômetros, devemos multiplicar avelocidade da luz no vácuo, 300 000 km/s, pelo intervalo de tempo de1 ano que, em segundos, corresponde a, aproximadamente, 3,15 · 10 7 s. Assim, temos: 1 ano-luz = 3,0 · 10 5 km/s · 3,15 · 10 7 s A luz emitida pelo Sol é branca, uma luz policromática (várias cores)que pode ser decomposta em luzes monocromáticas (uma só cor). Asluzes monocromáticas principais que compõem a luz branca são emnúmero de sete, a saber: vermelha, alaranjada, amarela, verde, azul,anil e violeta. Para observarmos a decomposição da luz branca emsuas cores componentes principais, basta fazermos a luz solar incidirsobre um prisma ou sobre gotículas de água (arco-íris). 
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