Durante algum tempo pensou-se que a luz era formada por
milhões de partículas infinitesimais, ou corpúsculos, que se deslocavam a
imensas velocidades. Isto era deduzido da forma como a luz se refletia nos
espelhos. Quando um raio de luz se choca com a superfície de um espelho, rebate
da mesma forma que uma bola numa parede. O ângulo que forma ao chocar contra a
parede (ângulo de incidência) é igual ao que faz quando se afasta (ângulo de
reflexão), sempre e quando a bola seja “perfeitamente elástica”.
Raios luminosos são
partículas?
A ideia corpuscular é talvez a melhor forma de representarmos
um raio de luz. Os corpúsculos caminham, em linha reta. Já que têm que se
deslocar entre dois pontos pelo caminho mais curto possível. Os corpos muitos
quentes como o Sol e o filamento de uma lâmpada elétrica, emitiram um jato de
pequenas partículas. Os outros corpos são vistos porque refletem alguns
corpúsculos que com eles esbarram. O corpo humano não emite corpúsculos
luminosos próprios, porém fica visível quando reflete corpúsculos nos olhos das
pessoas que os estão vendo.
De acordo com a teoria corpuscular, toda energia luminosa que
chega à Terra, procedente do Sol, é transportada por corpúsculos.
As teorias modernas sobre a natureza da luz prescrevem que é,
realmente, um conjunto de diminutas partículas emitidas por corpos quentes,
como o Sol.
Porém, existe sutil diferença entre a moderna partícula
luminosa, chamada fóton, e a versão antiga, o corpúsculo, consistindo em que o
fóton não transporta energia, mas sim que é energia. Podemos imaginar um fóton
como um volume de energia. É diferente de todos os outros tipos de energia, já
que existe somente em movimento. Quando se descolam em suas velocidades
normais, aproximadamente 300.000 km/seg., os fótons se comportam como qualquer
pedaço comum de matéria. Porém colidir com partículas, tais como elétrons e
prótons, e desviá-las do mesmo modo como se fossem partículas normais.
Nos fotômetros fotoelétricos, empregados em fotografia, os
fótons que colidem com um pedaço de metal sensível à luz, liberam elétrons
deste último. Estes elétrons formam uma corrente elétrica que movimenta um a
agulha, indicando a intensidade da luz. Descobriu-se que um fóton libera um
elétron. Os elétrons são partículas e são liberados pelos fótons que se
comportam como partículas.
Isaac Newton foi defensor da velha teoria corpuscular, a
qual, por causa do seu prestígio, dominou todo o pensamento do século XVIII.
A teoria moderna dos fótons foi consequência do trabalho de
Albert Einstein sobre o efeito fotoelétrico, no ano de 1905. Suas investigações
demonstraram que um elétron se separava de seu átomo correspondente por causa
do choque com uma partícula luminosa isolada. A luz não era formada por um
fluxo de energia, mas sim por porções descontínuas.
A luz é uma onda?
Entre a antiga teoria corpuscular e a nova teoria fotônica, os cientistas
sustentaram que a luz era uma perturbação contínua do tipo ondulatório.
Em muitos aspectos, as ondas luminosas são semelhantes às ondas
acústicas, propagando-se pelo espaço, causando perturbações do mesmo, ou seja,
alterando o contínuo tecido espaço-tempo que forma a realidade.
Ambas se difundem,
partindo da perturbação, formando círculos que se ampliam. Forma-se uma
sucessão de cristas e vales e, quando dois grupos de ondas se batem, de tal
forma que a crista de uma coincide com o vale da outra, ambas se neutralizam
mutuamente e desaparecem. Este efeito, chamado interferência, é muito fácil de observar em ondas aquáticas, porém
difícil de ser observado com ondas luminosas, já que estas, vibrando lateral e
verticalmente, são muito pequenas.
A natureza ondulatória da luz explica outras propriedades
interessantes.
A luz se propaga em
linha reta e, de fato, as ondas se propagam em linhas retas. Porém, ao mesmo
tempo, vibram lateralmente e verticalmente. Podem contornar objetos opacos e
atingir a zona que deveria formar a sombra do objeto, é onde morre o impacto da
perturbação ondulatória da interferência luminosa.
Este fenômeno se denomina difração, sendo muito importante
nos microscópios de grande aumento, já que, se o objeto ampliado é do mesmo
tamanho de uma onda luminosa, a luz pode contorná-lo e a imagem fica deformada.
O valor do comprimento de onda da luz (aproximadamente cinco centésimos-milésimos
de centímetro) limita o tamanho dos objetos que podem ser usados num
microscópio que utiliza luz comum.
A interferência e difração foram observadas durante os
séculos XVIII e XIX. Os cientistas que as observaram opinaram, acertadamente,
que não podiam ser causadas por corpúsculos, mas sim por algum tipo de ondas.
Os rasos luminosos são perturbações do tipo ondulatório, que
se deslocam a velocidades próximas dos 300.000 km/seg., através do espaço. São
perturbações semelhantes às ondas na água ou às ondas de som (perturbações do
ar). As ondas luminosas são perturbações. Porém, o que perturbam? Suponha-se
que o espaço era totalmente vazio, nada havendo que pudesse ser perturbado. Não
se podia conceber que uma perturbação do nada permitisse transferir a luz do
Sol até à Terra. Por isso inventou-se uma substância misteriosa a que se chamou
éter. O éter existia em todas as partes, e a luz era uma perturbação do éter.
Porém, o éter nunca pode ser detectado e é improvável que exista já que, para transmitir
ondas luminosas nas velocidades em que se descolam, era preciso que possuísse
propriedades muito especiais. Por exemplo, deveria possuir rigidez do aço.
Atualmente, sabe-se que as ondas luminosas são ondas
eletromagnéticas.
Consistem em variações muito rápidas de campos elétricos e
magnéticos, e estes campos podem existir e variar em espaços vazios. Nestas
condições o éter não é necessário.
Os raios luminosos são
ondas e partículas
A luz não totalmente uma onda nem totalmente uma partícula. É
uma combinação de ambas, uma onda-partícula.
Algumas vezes a luz se comporta como onda (como nas
interferências e difrações), e outras, como partícula (por exemplo, o efeito
fotoelétrico). Esta teoria é bastante complicada, tudo o que se trata do fenômeno
da luz ainda permanece um mistério e se abre um abismo sem fim de indagações a
respeito de sua natureza e velocidade, porém, é a única capaz de explicar todos
os aspectos do comportamento da luz. Está atualizada com as teorias modernas
sobre a natureza da matéria, sobre a qual se pensa, também, que tem
propriedades de onda e partícula.
Quanto maior for a partícula, menos se poderá apreciar suas
propriedades ondulatórias. O movimento ondulatório nada mais é que o movimento
de propagação de um movimento vibratório.
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