Raio de esclarecimento: A luz é uma onda ou uma partícula?

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Raio de esclarecimento: A luz é uma onda ou uma partícula?
Foto: (reprodução/internet)

A luz não é apenas um raio de sol brilhante no parapeito da janela. É também uma metáfora para esclarecimento e exploração, um pouco paradoxal para um fenômeno que – mesmo depois de milhares de anos de investigações e experimentos intermináveis ​​- os cientistas ainda não conseguem explicar.

No episódio “A luz é uma onda ou uma partícula?” os apresentadores do podcast “Daniel e Jorge explicam o universo” discutem se a luz é uma partícula ou uma onda… ou algo totalmente diferente.

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Como a luz se comporta

Seus olhos dizem muito sobre como a luz se comporta. Ela viaja muito rápido (cerca de 300.000 quilômetros por segundo) e dispara através do espaço em linhas retas semelhantes a laser.

Mas também salta, reflete e refrata e, quando interage com o meio certo, como uma lente de câmera, pode se curvar. Usamos termos como comprimento de onda e fótons para descrever seus movimentos, mas nenhum deles realmente abrange os meandros estranhos da luz.

Na antiguidade, os gregos usavam questões filosóficas para abordar a ampla gama de comportamentos da luz. Talvez, eles se perguntaram, a luz seja na verdade pequenos pedaços de coisas que saltam de um lado para outro.

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Nos anos 1600, o filósofo francês René Descartes se convenceu de que a luz era essencialmente uma onda, que se movia através de uma substância misteriosa chamada plenum.

Isaac Newton pensava que a luz era uma partícula, mas não sabia como explicar muitas de suas propriedades, como a forma como ela refratava e se dividia em um prisma.

“Isso é uma época em que os estudos empíricos da ciência não eram a principal forma de responder às perguntas”, disse o co-apresentador do podcast Daniel Whiteson, um físico que passou um tempo trabalhando no Large Hadron Collider. As pessoas vinham com ideias sobre como as coisas funcionavam, “… e depois discutiam sobre elas.”

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Investigando melhor

Em nossas investigações sobre a luz, apontam nossos anfitriões, é importante lembrar alguns princípios básicos da ciência.

As ondas não são uma coisa ou uma substância, são a propriedade de uma coisa, comprimindo e esticando um meio específico, como uma onda do mar ondulando na superfície de uma lagoa. Você pode ver as ondas com seus olhos e senti-las com seu corpo.

As partículas, por outro lado, não são tão fáceis de definir. Algumas pessoas gostam de pensar nas partículas como pedaços de matéria, fragmentos que são decompostos em suas unidades menores e mais básicas. Água, por exemplo, são inúmeras partículas… partículas que são afetadas pelas ondas.

O que pode ser a luz?

Então, o que é luz? É seu próprio tipo especial de partícula, um fóton? Ou a luz é realmente apenas uma onda que flui por outro meio? Existe alguma substância estranha e desconhecida que nos rodeia que simplesmente não percebemos ou entendemos?

Whiteson destaca um famoso experimento de dupla fenda do século 19, no qual os pesquisadores irradiaram luz através de duas fendas e observaram a forma como a luz atingiu uma tela atrás das fendas.

O que eles viram foi que os feixes de luz afetavam um ao outro – como duas mãos espirrando água na mesma pia – como se fossem ondas interferindo uma na outra.

No século 20, os cientistas começaram suas explorações pioneiras em partículas como nêutrons e elétrons. O famoso físico Albert Einstein se perguntou o que aconteceria se você emitisse luz um fóton de cada vez no experimento de dupla fenda.

O que os cientistas viram os deixou perplexos, porque os fótons individuais se comportavam com o mesmo padrão de interferência que ocorria com feixes de luz em grande escala fluindo por ambas as fendas, introduzindo elementos da mecânica quântica que elevam as propriedades da luz a domínios que ainda não entendemos.

Em última análise, dizem nossos anfitriões, você pode chamar a luz tanto de partícula quanto de onda, e estaria correto em algum nível. Mas, para explicar completamente como a luz funciona, ainda estamos trabalhando nisso.

Traduzido e adaptado por equipe Conhecimento Agora

Fonte: HowStuffWorks

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