Fótons são ondas eletromagnéticas que possuem a rapidez da luz (c=3.108 metros por segundo), que vão desde as ondas de rádio até os raios gama. Chamamos essa faixa de ondas eletromagnéticas de espectro eletromagnético, onde, no meio desse, há uma região, menor que 1%, visível ao homem e a alguns animais, conhecida por luz.

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espectro eletromagnético

A luz durante muitos e muitos anos intriga o homem, as primeiras definições foram feitas ainda no século I a.C., com Lucrécio, em função da ideia do atomismo de Leucipo e Demócrito. Para Lucrécio, a luz era composta por corpúsculos que interagem com a matéria. É realmente uma ideia muito à frente de seu tempo, pois, a única ferramenta existente a época era a imaginação, que ele soube usar de maneira magnífica. Essa teoria foi deixada em segundo plano até que Isaac Newton, já no século XVII, voltasse a estuda-la, mantendo a ideia corpuscular da luz, dizendo também que esta era composta pela combinação de várias partículas de luzes de cores diferentes.

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Isaac Newton em suas diversas reflexões sobre a natureza

Essa ideia de partícula é coerente, uma vez que sentimos o impacto na pele causada pela luz.

Entretanto, uma teoria concorrente a de Isaac Newton, proposta por Christiaan Huygens, descreveu a luz com um comportamento ondulatório. Ele dizia que esse comportamento justificaria a característica da luz de contornar objetos (fenômeno conhecido por difração).

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A luz como onda, por Huygens

Mas, quem estava, de fato, correto sobre a composição da luz?

Bem, as duas teorias estão corretas, o que muda, são as condições de observação. Por exemplo, quando estamos falando da interação da luz com algum objeto, algo que possua massa, ela se comporta como uma partícula, parecida com uma bola de boliche quando atinge os pinos. Agora, quando olhamos para a luz durante sua trajetória, sua movimentação, seu comportamento será similar a uma onda, viajando a uma rapidez de aproximadamente 300.000.000 metros a cada segundo! Para você ter uma ideia, um quarteirão tem, em média, 100 metros, agora, imagine 3 milhões (3.000.000) de quarteirões enfileirados.

É de se perder de vista. Mais uma vez, imagine que um carro leva apenas 1 segundo para percorrer esses 3 milhões de quarteirões. Esse carro está viajando à velocidade da luz.

Já pensou o impacto que o carro causaria caso ele choca-se com uma árvore? Por questões relativísticas, esse carro não seria mais um carro! Talvez, se tornaria um monte de poeira.

Afinal, a luz é uma partícula ou uma onda?

Nenhuma das duas! Luz, é luz. As vezes ela se comporta como onda, as vezes como partícula. Depende do momento ao qual se olha. Por isso, dizemos que a luz tem um comportamento dual, hora partícula, hora onda.

Agora, faz sentido sentir aquele calor danado quando estamos expostos ao sol? Como funcionaria, então, essa interação entre a luz e a planta? O que acontece com os átomos das plantas quando a luz interage com eles?

No século XIX, Albert Einstein foi quem melhor explicou a teoria do efeito fotoelétrico, mostrando que o fóton possui momentum, por isso, ao se chocar com um elétron, eles iriam interagir-se como se fossem duas bolas de bilhar, repelindo uma para cada lado.

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Momentum da luz – efeito fotoelétrico em diferentes frequências

Em resumo, o fóton é capaz de remover um elétron de um material metálico. Um detalhe importante sobre o efeito fotoelétrico é que Einstein não sabia muito bem o que era um elétron, pois o modelo de Rutherford foi desenvolvido em 1911, e Einstein propôs sua teoria em 1905, recebendo um Nobel por isso.

Prof. Cadu

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