Aula 
Aula 8-68: A dual natureza da luz
Investigações a respeito da natureza da luz
|
Personagem |
Principais realizações |
|---|---|
|
Pitágoras (★ 570 — 495 a.C. ✝) |
→ Defendeu a luz como sendo uma entidade que se emanava dos olhos e que era capaz de detectar a presença das coisas visíveis (Platão também cria em algo semelhante). |
|
Euclides (★ 323 — 283 a.C. ✝) |
→ Escreveu o mais antigo de que se tem notícia trabalho sobre óptica e, assim como os pensadores supracitados, defendia a teoria da emissão de raios luminosos a partir de nossos olhos. |
|
Abu Ali Al-Hasan Ibm Al-Haitham (★ 965 — 1040 ✝) |
→ Segeriu que a luz não se emanava dos olhos e, sim, advinha do mundo externo para dentro deles; sendo eles, os olhos, constituídos de lentes. Al-Haitham deu muitas outras contribuições para a ciência óptica e é considerado, por muitos, o pai desta ciência. |
|
Christian Huygens (★ 1629 — 1695 ✝) |
→ Buscou explicar o fenômeno da refração sugerindo que a luz possuía umma natureza ondulatória. |
|
Isaac Newton (★ 1642 — 1727 ✝) |
→ Buscou explicar o fenômeno da refração sugerindo que a luz possuía uma natureza corpuscular. → Demonstrou que a luz, ao se chocar contra um anteparo, empurrava-o — e isto corroborava sua tese, já que tal efeito é próprio de partícula. |
|
Thomas Young (★ 1773 — 1829 ✝) |
→ Realizou o experimento da dupla fenda e, tal feito, depôs a favor de Huygens e da natureza ondulatória da luz. |
|
Jean Léon Foucalt (★ 1819 — 1868 ✝) |
→ Mediu a velocidade da luz na água e obteve um valor inferior a velocidade da luz no ar. |
|
Albert Einstein (★ 1879 — 1955 ✝) |
→ Explicou, por meio da teoria do efeito fotoelétrico, valendo-se da teoria corpuscular da luz, o movimento dos elétrons proveniente da incidência sobre objetos metálicos. |
|
Louis de Broglie (★ 1892 — 1987 ✝) |
→ Explicou que todas as coisas, embora possam ser compostas por partículas, também se comportam como onda. |
A luz segundo Christian Huygens
Que um feixe de luz mudava de direção ao passar de um meio para outro, era fato notório desde a antiguidade. Christiaan Huygens, físico inglês contemporâneo de Newton, explicou que este fato se devia a natureza ondulatória da luz.
|
|
A frente de onda, ao chegar inclinada à superfície que divide os meios, faz com que primeiro penetre uma parcela da frente de onda e depois a outra. A parcela que primeiro a penetra, interage com o meio fazendo com que a sua velocidade mude, ao passo que a parcela que ainda está por entrar mantém a sua velocidade inalterada. Este suposto fenômeno está representado na figura ao lado. Segunda a teoria de Huygens, a luz deveria reduzir de velocidade ao passar do ar para água. |
A luz segundo Isaac Newton
Newton propôs, como explicação para o fenômeno da difração, que a luz era composta de partículas, assim como os meios nos quais ela podia transitar. Dois meios diferentes eram compostos por partículas de massas diferentes, o que fazia com que os raios de luz (feixes de partículas) fossem gravitacionalmente influenciados pelas partículas constituintes dos meios. A luz, ao passar de um meio a outro, sofria influência gravitacional do meio que acabara de penetrar e, então, teria a sua velocidade e, possivelmente, direção alteradas. Segundo a teoria de Newton, a luz aumentaria de velocidade ao passar do ar para a água.
Experimento de Thomas Young
Em 1801, o cientista inglês Thomas Young realizou o experimento da dupla fenda. Neste experimento, uma luz monocromática era disparada contra duas placas fendidas e dispostas em sequência, a primeira delas continha uma fenda e a segunda continha duas fendas. Atrás dos obstáculos havia um anteparo detector de luz.
|
|
Se a luz fosse constituída de corpúsculos, ela não contornaria os obstáculos (não refrataria) e luz nenhuma seria detectada no anteparo detector. Se a luz fosse uma onda, então ela refrataria contornando os obstáculos e atingiria o detector formando um padrão de interferencia de ondas, evidenciando um comportamento característico de luz |
O resultado obtido por Young no experimento demonstrou que a luz se comporta como onda (veja a ilustração acima), depondo contra o que afirmava Newton e corroborando a tese de Huygens.
Análise matemática do experimento de Young
Observe que podemos extrair do aparato experimental a seguinte relação:
Assim, podemos dizer que haverá interferência construtiva quando:
E interferência destrutiva quando:
Conclusão
Ao largo de uma longeva e inacabada investigação, inúmeros cientistas se debruçaram sobre este tema e apresentaram trabalhos que ora nos fazia crer ser a luz uma entidade corpuscular, ora ondulatória. Hoje cremos que a luz é uma entidade de natureza dual; sendo simultaneamente onda e partícula.