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| A luz consiste de partículas... |
Homenagem à luz
Sem a luz não podemos viver. A luz visível é apenas uma pequena parte do espectro de radiação, que vai desde os raios cósmicos até as ondas de rádio. 2015 é o Ano Internacional da Luz e das tecnologias baseadas na luz. Visite o site do evento IYL!
A luz ainda é um mistério a ser satisfatoriamente desvendado, até mesmo para os físicos teóricos e experimentais.
A luz é um fenômeno que, há séculos, intriga o ser humano. Apesar do avanço tenológico, a luz continua sendo um mistério, tanto do ponto de vista da física clássica, quanto da física quântica.
O que é a luz afinal? A luz é uma onda ou é constituída por partículas de energia (fótons)? Vamos seguir a linha do tempo da luz e saber como os antigos descreviam a luz, e como atualmente pensamos a luz. Como grandes cientistas descreviam a luz. O que é a luz para os "não-cientistas", os artistas, os pintores principalmente e os poetas?
A luz nos permite enxergar objetos pequenos e grandes. Mas nós, podemos "enxergar" a luz? Como vemos a luz?
Normalmente, o termo luz se refere à radiação eletromagnética na região de comprimento de onda visível ao olho humano, ou seja, entre 370 a 750 nm. Em termos de frequência, o espectro da luz visível varia entre 400 e 790 THz (1 Tera Hz = 1012 Hz).
A relação entre comprimento de onda (L) e frequência da radiação eletromagnética (f) é dada pela relação: c = fL, onde c representa a velocidade da luz no meio (no vácuo, c = 300.000 m/s)
A seguir, mostramos algumas imagens do espectro eletromagnético, que pode ser entendido como sendo o "arco-íris" de cores visível e invisível.
Espectro de radiação eletromagnética visível ao olho humano
Na figura abaixo mostramos outro espectro de radiação eletromagnética, das ondas de rádio às ondas do raio gama.
Observe o feito da luz solar ao penetrar uma janela de vidro e ao atravessar um prisma, ou uma barreira opaca, causando a sombra ou penumbra.
O que são ondas?
Ondas (mecânicas) são propagações no espaço de uma perturbação no meio material (água, ar, madeira, metal etc.). A animação abaixo mostra ondas esféricas geradas por perturbações locais. Vemos também um pulso de onda se propagando em uma corda.
Sem a luz não podemos viver. A luz visível é apenas uma pequena parte do espectro de radiação, que vai desde os raios cósmicos até as ondas de rádio. 2015 é o Ano Internacional da Luz e das tecnologias baseadas na luz. Visite o site do evento IYL!
A luz ainda é um mistério a ser satisfatoriamente desvendado, até mesmo para os físicos teóricos e experimentais.
A luz é um fenômeno que, há séculos, intriga o ser humano. Apesar do avanço tenológico, a luz continua sendo um mistério, tanto do ponto de vista da física clássica, quanto da física quântica.
O que é a luz afinal? A luz é uma onda ou é constituída por partículas de energia (fótons)? Vamos seguir a linha do tempo da luz e saber como os antigos descreviam a luz, e como atualmente pensamos a luz. Como grandes cientistas descreviam a luz. O que é a luz para os "não-cientistas", os artistas, os pintores principalmente e os poetas?
A luz nos permite enxergar objetos pequenos e grandes. Mas nós, podemos "enxergar" a luz? Como vemos a luz?
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| A luz nos permite contemplar belezas naturais |
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| A luz ilumina o nosso planeta. |
Normalmente, o termo luz se refere à radiação eletromagnética na região de comprimento de onda visível ao olho humano, ou seja, entre 370 a 750 nm. Em termos de frequência, o espectro da luz visível varia entre 400 e 790 THz (1 Tera Hz = 1012 Hz).
A relação entre comprimento de onda (L) e frequência da radiação eletromagnética (f) é dada pela relação: c = fL, onde c representa a velocidade da luz no meio (no vácuo, c = 300.000 m/s)
A seguir, mostramos algumas imagens do espectro eletromagnético, que pode ser entendido como sendo o "arco-íris" de cores visível e invisível.
Espectro de radiação eletromagnética
Espectro de radiação eletromagnética visível ao olho humanoNa figura abaixo mostramos outro espectro de radiação eletromagnética, das ondas de rádio às ondas do raio gama.
Outro espectro de radiação eletromagnética
Observe o feito da luz solar ao penetrar uma janela de vidro e ao atravessar um prisma, ou uma barreira opaca, causando a sombra ou penumbra.
Fonte: Wikipédia
Newton demonstra que a luz branca de decompõe nas "cores do arco-íris"
Vídeo: Newton (em espanhol)
Vídeo: Luzes da Noite (Nasa)
Vídeo: Introdução à Luz (em inglês)
Sir Isaac Newton foi o primeiro a observar que a luz do Sol, ao passar através de um prisma, se decompõe nas cores do arco-iris. Newton foi muito além ao afirmar que, assim como a maçã e a Lua, a luz consiste de partículas que oscilam como ondas. Curiosamente, essa hipótese de Newton é anterior às suas leis de movimento de corpos materiais.
Vídeo: Newton (em espanhol)
Vídeo: Luzes da Noite (Nasa)
Vídeo: Introdução à Luz (em inglês)
O que são ondas?
Ondas (mecânicas) são propagações no espaço de uma perturbação no meio material (água, ar, madeira, metal etc.). A animação abaixo mostra ondas esféricas geradas por perturbações locais. Vemos também um pulso de onda se propagando em uma corda.
Pulso de onda em uma corda esticada, fixa nas extremidades
Ondas esféricas vindo de uma fonte pontual
Animação da propagação de uma onda eletromagnética
Outra animação de propagação da onda eletromagnética
Mais uma animação da luz como onda
Onda de Luz Animada!
Dualidade Onda-Partícula
Modelo quântico dos elétrons como onda
Vídeo: Dr Quantum Explica o Fenômeno da Dualidade Onda-Partícula
Vídeo: Dualidade Onda-Partícula (em inglês)
A luz, e radiação eletromagnética em geral, se propaga no vácuo. Podemos dizer também que elas se propagam no campo elétrico e magnético de uma carga oscilante. Veja na animação abaixo que a luz consiste de ondas senoidais de campo elétrico e magnético perpendiculares.
Animação da propagação de uma onda eletromagnética
Outra animação de propagação da onda eletromagnética
Mais uma animação da luz como onda
Onda de Luz Animada!
Dualidade Onda-Partícula
Estudamos nas disciplinas de
Física Clássica, que matéria e onda são coisas distintas. Porém, há muitos
fenômenos físicos que podem ser explicados como ondas ou como partículas. A luz
e os elétrons, por exemplo, se comportam ora como ondas, ora como partículas. Afinal, a luz e
o elétron são ondas ou partículas? Ou são ondas e partículas? Hoje se fala em partículas de luz, os fótons, e ondas de elétrons! Esse fenômeno é
conhecido como dualidade onda-partícula. Vamos comentar, a seguir, alguns desses fenômenos que se comportam como ondas e partículas. Em geral, partículas muito pequenas, atômica ou subatômicas, como os elétrons, têm esse comportamento.
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Modelo clássico do átomo
Vídeo: Dr Quantum Explica o Fenômeno da Dualidade Onda-Partícula
Vídeo: Dualidade Onda-Partícula (em inglês)
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Simulação: Experimento de luz (laser) através de duas fendas. Clique aqui.
Simulação: Experimento de duas fendas usando partículas. Clique aqui.
Efeito
Compton
Embora os fótons não tenham massa (m = 0), eles
possuem momento ( p = mv), dado por
p = E/c = hf/c = h/l
(c = fl),
Onde h é a
constante de Planck (h = 6,6260695729×10−34 J.s). Os demais parâmetros são bem estabelecidos: f é a frequência, l é o comprimento de onda, e c é a velocidade da luz.
