O que é luz? Matéria ou energia?
A luz é uma partícula e uma onda. A luz tem propriedades tanto de uma partícula quanto de uma onda eletromagnética, mas nem todas as propriedades de uma delas. Consiste de fótons que viajam em um padrão semelhante a uma onda.O debate se estendeu por gerações entre os gigantes da comunidade física em relação à natureza da luz, ouseja, se é uma partícula ou uma onda eletromagnética. Durante séculos, esse misterioso e evasivo fenômeno deixou os cientistas perplexos porque, a cada experimento realizado para definir sua natureza, parecia mudar a maneira como se comportava.
Em termos simples, a luz é uma das excepções esquisitas da natureza e é considerada uma onda e uma partícula. Essa variabilidade é também um dos princípios fundamentais da teoria da Mecânica Quântica. Vejamos o que aconteceu ao longo dos anos, quando as pessoas chegaram a essa importante conclusão.
A luz é uma partícula
A ideia de que a luz pode ser uma partícula foi defendida pela primeira vez por Sir Issac Newton, mas a idéia não pegou muito bem até o 19ºséculo, quando Albert Einstein reviveu a vista. Ele argumentou que propriedades como a reflexão e a refração da luz só poderiam ser explicadas se a luz fosse constituída de partículas.
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As ondas não viajam em linhas retas e não podem exibir as propriedades descritas por Newton e Einstein. No entanto, se isso é verdade, então por que a luz foi rejeitada como uma partícula? A resposta parcial é que ela não cumpriu ou tem todas as propriedades que definem uma partícula. Uma partícula é um fragmento diminuto ou uma quantidade de matéria com certas propriedades, como massa e volume. A menor unidade de luz é considerada um fóton, que não tem massa. Além disso, resultados de experimentos realizados por outros pesquisadores durante o período entre Newton e Einstein mostraram que a luz possui propriedades semelhantes a ondas, o que os fez concluir que a luz era energia, em vez de matéria.
Não, a luz é uma onda eletromagnética
Vários cientistas, incluindo Fresnel, Young e Maxwell, são responsáveis por investigar as propriedades de luz da onda. Uma onda é uma transferência de energia de um ponto para outro sem a transferência de material entre os dois pontos. Young realizou o experimento de fenda única, que foi fundamental para estabelecer as propriedades de luz da onda, como interferência e difração. Ele passou um feixe de luz através de uma fenda e observou a imagem que se formou na tela colocada atrás da tela da fenda.
Se a teoria corpuscular da luz (a luz é uma partícula) proposta por Newton fosse verdadeira, então o padrão na tela deveria ser leve na forma e no tamanho da fenda. No entanto, o padrão de luz na tela foi mais difundido / difratado, o que indicou que a luz tem uma propriedade de interferência, assim como aqueles exibidos por ondas de energia. A interferência é um fenômeno no qual duas ondas (consideradas sistemas lineares) têm um efeito aditivo ou subtrativo na intensidade do outro, o que torna a onda resultante maior ou menor em amplitude.
Einstein e o efeito fotoelétrico
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Einstein observou que quando a luz é exposta ao metal, elétrons voam para fora da superfície do metal, o que é muito incomum se a luz fosse apenas uma onda. A coisa estranha sobre o efeito fotoelétrico é que a energia dos elétrons (fotoelétrons) que voam para fora do metal não muda, independentemente de a luz ser fraca ou forte (se a luz fosse uma onda, a luz forte deveria fazer com que os fotoelétrons voassem com grande poder.)
Einstein então propôs que a luz é, na verdade, composta de minúsculos pacotes de energia que viajam ou se propagam de maneira semelhante a uma onda. A partícula que ele concebeu era um fóton e especulou que, quando os elétrons dentro da matéria colidem com os fótons, o primeiro toma a energia do último e voa para fora. Ele prosseguiu argumentando que quanto maior a frequência de oscilação dos fótons que atingem, maior a energia eletrônica que surgirá. Este fato é perfeitamente ilustrado através do experimento da dupla fenda.
Usando o mesmo método da única fenda, a única modificação é que a tela com a fenda agora tem duas fendas paralelas e o comportamento da luz é novamente observado na tela colocada atrás da placa de fenda dupla. A natureza ondulatória da luz faz com que as ondas de luz que passam pelas duas fendas interfiram, produzindo faixas brilhantes e escuras na tela – um resultado que não seria esperado se a luz consistisse em partículas clássicas. No entanto, a luz é sempre encontrada para ser absorvida na tela em pontos discretos, ou seja, como partículas individuais (não ondas). Mais tarde, quando os detectores foram instalados nas fendas, observou-se que cada fóton passava apenas por uma das fendas, o que é novamente um comportamento de partículas, em vez de um comportamento semelhante a uma onda.
Em outras palavras, a luz pode ter Desordem Dissociativa de Identidade (DID), mas pelo menos podemos parar de discutir sobre isso agora!
