O que é a luz?

“E Deus disse: “Haja luz”, e houve luz.” Génesis 1:3
“Para o resto da minha vida, vou refletir sobre o que é a luz.” Albert Einstein, 1917

Conforme Masters (2015), a luz é um pré-requisito para a vida, uma vez que é a melhor fonte de energia para os nossos alimentos. A luz é essencial à religião, às histórias sobre a criação, à poesia, à literatura, à língua e à cultura. Luz é a beleza atmosférica, do amanhecer até ao entardecer, o arco-íris, a aurora boreal e a aurora austral. A luz é necessária para a visão. Na verdade, as teorias da luz e da visão têm uma história de namoro complicada desde os filósofos gregos e árabes. A visão requer luz e dispositivos ópticos, tais como óculos e lentes de contato, e a cirurgia refrativa com o laser pode melhorar a acuidade visual. A luz pode diagnosticar e tratar as doenças dos olhos. A interação da luz com os eletrões dos átomos ou das moléculas é a forma como é detectada. Isto é verdade quer para os fotorreceptores da nossa retina quer para os semicondutores que constituem os sensores (detetores) das nossas máquinas fotográficas digitais. As cores enriquecem o nosso meio ambiente, estimulam e encantam as pessoas de todo o mundo, e acrescenta beleza às nossas casas, às nossas cidades e às nossas vidas.

Historicamente, a luz pode ser compreendida como uma onda, uma partícula quântica e um campo quântico. Complicado? Sim! Na verdade, a pergunta “O que é a luz?” é muitas vezes adiada para a pergunta: “Como é que a luz se comporta?”. Mais especificamente, a questão “O que é a luz?” é muitas vezes substituída pela pergunta: “Como é que a luz se propaga e interage com a matéria?”

A hipótese do quantum de luz de Einstein explica o efeito fotoelétrico
Einstein aplicou o seu conceito de quantum de luz para explicar o efeito fotoelétrico que a teoria de onda de Maxwell não conseguia explicar. Einstein escreveu: “Se radiação monocromática se comporta… como se a radiação fosse um meio descontínuo que consiste num quanta de energia com magnitude hν, então parece razoável investigar se as leis que regem a emissão e transformação da luz também têm por base que a luz consiste nesse tipo de quanta de energia.”. Einstein assumiu que a luz interage com a matéria através da absorção ou emissão dos seus sugeridos quantum de luz e postulou um novo mecanismo para este fenómeno. Einstein descreveu a sua teoria sobre o efeito fotoelétrico, tal como se segue. Os quanta de luz penetram na camada superficial do material, e a sua energia é convertida em energia cinética dos eletrões. Um quantum de luz transfere toda a sua energia para um único eletrão. Einstein escreveu: “um eletrão no interior do material terá perdido parte da sua energia cinética até ao momento em que alcança a superfície”. Além disso, assumiu que o eletrão na superfície do metal deve executar trabalho, Φ, (uma função de cada material, chamada de função trabalho), para ultrapassar as forças de atração que o prendem ao material, a fim de deixar a superfície, e a energia cinética máxima desses eletrões é hν–Φ. Em notação moderna: eV hν–Φ, onde e é a carga do electrão e V é o potencial de paragem. Esta é a primeira equação na teoria quântica das interações entre matéria-radiação. A confirmação do efeito fotoelétrico postulado por Einstein surgiu em 1912, quando Arthur L. Hughes mediu a velocidade máxima dos fotoeletrões para vários metais e verificou a equação fotoelétrica de Einstein.

Fonte: hipercultura

Referência:

COSTA, Manuel FM. O que é a luz?. 2015.

Curtindo Ciências Físicas