Marcelo Viana > A luz é feita de ondas ou partículas? Voltar
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Muita gente não entende ou não gosta da ideia de velocidade limite. Mas um exemplo didático pode esclarecer. Se você manda um fóton atravessar um plasma, sua frequencia obedece w^2 = w_0^2 + k^2 c^2, onde w_0 é a chamada frequencia de corte.
Finalmente, qual ê s velocidade máxima da particula. Basta fazer sua energia ou frequencia tender ao infinito, obtendo-se E = pc . A velocidade ê dada por v = dE/dp = c. Ou seja, v = c, neste exemplo corresponderia a energia/frequencia infinitas, e v > c seria energia maior que infinito. O mesmo ocorre com particulas materiais. É seu aspecto ondulatorio ou relacao de dispersao w(k) que impõe uma velocidade máxima correspondente à frequência infinita
Multiplicando por h^2, temos E^2 = h^2 w_0^2 + p^2 c^2, onde E é a energia e p é o momento linear do fóton. Essa ê a mesma relacao de uma particula com massa (aqui seria uma massa efetiva m_0 = h w_0/c^2). Ou seja, no repouso (p=0) teriamos E = m_0 c^2
Ai também há um outro mistério. Sendo a luz uma forma de energia, e a energia se atenua proporcionalmente ao quadrado da distância da fonte, como explicar que ela chegue até nós ainda com a mesma velocidade com que partiu há bilhões de anos numa galáxia distante, se é preciso a mesma energia para manter essa velocidade?
O que diminui com a distância é o fluxo de energia. A energia de cada foton se mantém.
De "leigo" p leigo, provavelmente exista uma exceção para os fótons; eles avançam (tempo), se propagam sem se dissiparem, sem perder energia "por estarem" presos em bolhas (espaço). O que falta é uma constante p esclarecer a exceção.
Há um mistério sim, Hugo, pois não há explicação convincente do motivo da velocidade da luz ser constante e limitada ao valor c, e porque não é infinita, mas vários cientistas já estão questionando isso, alegando que essa velocidade pode variar conforme as condições do vácuo (na verdade não existe o vácuo absoluto) em que a onda se propaga
Em resumo: não há mistério algum! Falta estudar fisica de verdade. Passamos por um problema educacional gigantesco no que se refere ao ensino de FÃsica, de ciência em geral. Vejam os "terraplanistas"! Desculpe, mas enquanto fÃsico e professor tenho responsabilidade em deixar as coisas publicamente claras, mesmo que aqui, um canal tão limitado pra discussão técnica.
Com relação à mudança de velocidade da luz em meios materiais. Um luz no vácuo tem velocidade "c" ... Entrando num prisma de Ãndice de refração n = 1,5 tem sua velocidade diminuÃda de 1/3. Ok! ... Mas quando a luz agora emerge do prisma para o vácuo novamente ... Sua velocidade volta a ser "c". Ou seja ... O fenômeno da dispersão cromática (refração) não pode ser usada pra explicar a diminuição da energia em uma frente de onda se propagando no meio interestelar!
Tercio ... Existem inúmeras formas de interação da luz (fótons) com a matéria! Você está equivocado com relação a essa de "corpo negro".
Corrigindo, a luz só será totalmente absorvida se for um corpo negro ideal, caso contrário uma parte é refletida, o que confere a cor que vemos nos objetos
Tupã, isso é válido para partÃculas materiais, não para ondas, como é o caso da luz. O "atrito" neste caso é a presença de corpos materiais transparentes à luz no trajeto da onda. Se o corpo for opaco, toda a luz será simplesmente absorvida
Sem atrito, um corpo em movimento continuará em movimento com velocidade constante. Não é necessário mais energia.
Hugo, a velocidade da luz c tem aquele valor no vácuo. Quando ela atravessa um meio transparente qualquer, diminui, segundo a lei de Snell. Além disso, a velocidade do fóton já foi reduzida a Ãnfimos 17 m/s e até levada ao repouso por cerca de 1 minuto em laboratório. Ficamos com mais uma dúvida, será que todas as leis da fÃsica que conhecemos valem para todo o vastÃssimo universo, se só o observamos no raio de nosso Ãnfimo sistema solar e medimos tudo aqui mesmo?
A energia de um fóton é dada pela relação matemática: E = hf. "E" é a energia, "f" é a frequência do fóton (luz) e "h" é uma constante, a constante de Plank!
A velocidade não muda ... já que é fóton (luz) a velocidade é sempre "c" (~300000000 m/s). O que muda nesses casos é a frequência do fóton, ou seja, a cor do fóton (da luz!). Na maioria das vezes a frequência aumenta ... A energia diminui!
O problema, Hugo, é que é praticamente impossÃvel que um feixe de fótons que esteja se dirigindo para nós encontre sempre um vácuo absoluto. Ele pode passar próximo a galáxias, estrelas, poeira intergalática ou interestelar, ou até mesmo próximo ao horizonte de eventos de um buraco negro, o que faz com que sua velocidade diminua. O caminho a percorrer é muito longo
Continuando ... IMPORTANTE ... O fóton não possui massa e portanto a sua energia não depende de sua velocidade (energia cinética). A energia de um fóton depende apenas da frequência da onda (mas é onda ou é partÃcula? É os dois ... :)) ... Mas pera aÃ!!! Uma partÃcula sem massa? ... Exatamente! ... É de pirar né? ... Isso é Quântica! ... Bom vamos lá ...
Continuando ... A superfÃcie da esfera é a "frente de onda" (é onda ou partÃcula? ... Os dois ... :)) A medida que a onda se afasta da fonte a energia cai por conta que o numero de fótons cai, ou melhor, a densidade de fótons cai. Isso não implica que o fóton perdeu energia. Ele continua com a mesma energia. Agora ...
Amigo Tersio. A energia total irradiada é a soma das energias de cada um dos fótons. Imaginemos uma fonte de luz que irradia igual em todas as direções (isotrópica). Podemos pensar em uma esfera se propagando no espaço, com o seu raio crescente. A densidade de energia, ou seja, o número de fótons por metro quadrado (m^2) sobre a superfÃcie da esfera, vai caindo a medida que a superfÃcie aumenta (raio da esfera aumenta) e o número de fótons continua o mesmo. Assim ...
Acho que essa lei se aplica apenas a uma força especÃfica, a força gravitacional.
A luz não é "feita" nem de ondas nem de partÃcula, a luz é uma forma de energia. Ela se propaga como onda e se choca como partÃcula.
Ai, ai, ai... Continua o mistério... A propósito, existem alguns postos de gasolinas que usam até a milionésima parte do centavo, que deveria ser indivisÃvel. E sempre estão preenchidas com o algarismo 9... Porque será ?
O fato da energia desses "átomos" de onda ser proporcional à frequência foi uma grande novidade. Nenhuma onda (em cordas, na água) apresenta essa propriedade. Além disso se propaga no vácuo, o que também não ocorre com as outras, que são perturbações em algum meio material.
José Cardoso, na verdade pode-se quantizar uma corda ou outros meios materiais. Surgem assim os fonons, quasiparticulas totalmente análogas aos fótons, com relacao E = h f (ou outras mais complicadas, dependendo do material)
Propagação de onda no vácuo não é novidade hoje, mas era na virada do século 19 para o 20, que é o tema da coluna. Quanto a proporção entre energia e frequência ela não existe em ondas clássicas como som, cordas ou mar
Gravidade, luz, ondas de rádio, magnetismo, tudo se propaga no vácuo. A proporção de energia e frequência pode ser observado até mesmo em cordas, água, alto-falante, rádio, etc.
O experimento da "dupla fenda" mostra que a luz tem uma natureza assombrosa... Seria um bom assunto, também, a ser abordado...
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