Como os físicos definem a luz?

Light - uma incursão histórica

• Os filósofos gregos já estavam preocupados com a luz. Por exemplo, os pitagóricos presumiram que todo objeto visível estava constantemente liberando um fluxo de partículas de luz. Mas também Galileu tentou sondar a natureza da luz nos últimos anos de sua vida - infelizmente sem sucesso.
• No final do dia 17 No início do século 20, o físico Newton assumiu que a luz consistia em partículas, os chamados corpúsculos, ou em ondas. No entanto, ele inicialmente descartou a teoria das ondas, uma vez que a hipótese das partículas poderia ser mais bem conciliada com sua visão de mundo mecanicista da época. É assim que a teoria corpuscular poderia explicar o fato de que a luz se propaga em linha reta, é refletida e refratada.
• Mais ou menos na mesma época de Newton, o naturalista holandês Huygens também se preocupava com a natureza da luz. De acordo com suas idéias, a luz deve se propagar na forma de ondas. Essas ondas devem ser transmitidas por meio de uma substância invisível e sem peso, o éter, que existe em todos os lugares do espaço.
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• No entanto, os dois modelos fizeram afirmações diferentes sobre a velocidade da luz em substâncias, por exemplo, na água. Porém, essa velocidade não poderia ser medida com tanta precisão com os dispositivos disponíveis na época para diferenciar os dois modelos de "partícula" ou "onda".

A luz é uma onda - Young prova isso

• Com seu experimento de dupla fenda, o físico Young conseguiu provar em 1802 que a luz se espalha como uma onda.


Fótons e ondas - explicação simples da luz

Na física dificilmente há algo mais interessante e menos para o leigo ...

• Neste experimento, a luz atinge uma fenda dupla (pequena). Atrás dela, são formadas sobreposições (e não sombras), que só podem ser explicadas se entendermos a luz como um processo de onda.
• Com isso, a amarga controvérsia sobre a propagação de partículas ou ondas parecia finalmente encerrada.
• No entanto, tanto a aparência quanto os comprimentos de onda são tão pequenos que não podem ser observados a olho nu, ao contrário das ondas de água. Esse tamanho minúsculo foi, em última análise, a razão pela qual a natureza das ondas foi reconhecida muito tarde.

A luz também tem que ser uma partícula

• No entanto, Newton provavelmente não estava errado com sua ideia de partículas.
• No início do século passado, os físicos tiveram que dar à luz um caráter de partícula para explicar o efeito de foto, por exemplo.
• Já Max Planck foi capaz de encontrar muitos dos resultados contraditórios, por exemplo, do Física atômica, apenas explique postulando (ou seja, assumindo!) que a luz consiste em minúsculos pacotes de energia. Ele chamou esses quanta. Eles foram absorvidos ou emitidos quando interagiram com os átomos.
• E em 1905 Albert Einstein declarou o efeito fotográfico com as mesmas suposições. Somente com a teoria quântica ele poderia mostrar como a radiação de alta energia libera elétrons de um metal (Prêmio Nobel de 1921).

Como os físicos "definem" a luz hoje?

• É claro que você não pode "definir" um fenômeno como a luz, mas pode desenvolver modelos que mostram como a luz se comporta em certas situações e experimentos.
• Mesmo que isso pareça contraditório, deve-se supor hoje que a luz não é apenas um fenômeno de onda, mas também tem o caráter de uma partícula, ou seja, ocorre em porções individuais. Eles são chamados de quanta de luz ou fótons.
• Um experimento mostra que esta visão contrária, também conhecida como dualismo onda-partícula, se aplica podem ser gerados quanta de luz simples, que são enviados um após o outro através de um aparelho de dupla fenda. Os fenômenos ondulatórios ocorrem então.
• Entre os dois fenômenos fisicamente opostos, partícula e onda, há um formal "Ponte", ou seja, o quantum de ação h de Planck, que está entre a frequência (ou comprimento de onda) da luz e a energia que medeia fótons. O seguinte se aplica: E = h x f.
• Ainda mais: mesmo para partículas típicas, como elétrons ou prótons, a física moderna foi capaz de mostrar que eles também têm o caráter de ondas quando se propagam. É assim que as ondas de matéria são criadas quando partículas de tamanho atômico são enviadas por uma fenda dupla.

Então, como a luz deve ser "definida"? Onda ou partícula, nenhuma ou ambas juntas? Mesmo que o teórico física pode descrever matematicamente o comportamento da luz e seus fenômenos, a luz ainda é um mistério. Ambos os modelos são justificados. O físico Richard Feynman certa vez respondeu a esta pergunta: "Talvez uma terceira!". A luz obedece às leis da mecânica quântica, que permitem uma dualidade de partículas e ondas.