Pensamentos


sábado, 22 de outubro de 2011

Carl Sagan - Ondas, Sons e a Luz! - Parte 2

No primeiro post desse assunto reproduzi parte do texto onde Carl Sagan relaciona as ondas com os sons. Agora continuando o texto para a correlação com a luz. Recomendo a leitura completa do capítulo que é muito bom!

continuação....
Em muitos contextos, a luz se comporta como uma onda. Por exemplo, imaginem a luz que passa por duas fendas paralelas num quarto escurecido. Que imagem ela projeta numa tela atrás das fendas? Resposta: a imagem das fendas - mais exatamente, uma série de imagens paralelas brilhantes e escuras das fendas - um "padrão de interferência". Em vez de se deslocar como um projétil em linha reta, as ondas se espalham a partir das duas fendas em vários âmgulos. Onde crista incide sobre crista, temos uma imagem brilhante da fenda: interferência "construtiva"; e onde crista incide sobre depressão, temos a escuridão: interferência "destrutiva". Esse é o comportamento carcterísticos de uma onda. Você pode observar que a mesma coisa acontece com as ondas de água e dois buracos cortados ao nível da superfície nas estacas de um píer numa praia.


Entretanto, a luz também se comporta como uma corrente de peuquenos projéteis, chamados fótons. É assim que funciona uma célula fotoelétrica comum (numa máquina fotográfica, por exemplo, ou numa calculadora fotoelétrica). Cada fóton que chega ejeta um elétron de uma superfície sensível; muitos fótons geram muitos elétrons, um fluxo de corrente elétrica. Como a luz pode ser simultâneamente uma onde e uma partícula? Esse dualismo onda-partícula nos lembra mais uma vez um fato humilhante fundamental: a natureza nem sempre se ajusta às nossas predisposiçõese preferências, ao que consideramos confortável e fácil de compreender.

Ainda assim, para a maioria dos fins, a luz é semelhante ao som. As ondas luminosas são tridimensionais, têm uma frequencia, um comprimento de onda e uma velocidade (a velocidade da luz). Mas, espantosamente, elas não requerem um meio, como a água ou o ar, para se propagar. Recebemos luz do Sol e das estrelas distantes, mesmo que o espaço intermediário seja um vácuo quase perfeito.

Para a luz visível comum - o tipo a que nossos olhos são sensíveis - a frequencia é muito elevada, cerca de 600 trilhões (6 x 10^4) de ondas que atingem nossos globos oculares a cada segundo. Como a velocidade da luz é de 30 bilhões (3 x 10^10) de centímetros por segundo (186 mil milhas por segundo), o comprimento de onda da luz visíel é cerca de 30 bilhões dividido por 600 trilhões, ou 0,00005 (0,5 x 10^-4) centímetros - muito pequeno para ser vistas por nossos olhos, se fosse possível que as próprias ondas fossem iluminadas.

Assim como os humanos percebem frequencias diferentes de som como tons musicais diferentes, frequencias diferentes de luz são percebidas como cores diferentes. A luz vermelha tem uma frequencia de cerca de 460 trilhões (4,6 x 10^12) de ondas por segundo; a luz violeta, de aproximadamente 710 trilhões (7,1 x 10^12) de ondas por segundo. Entre elas estão as cores familiares do arco-íris. Cada cor corresponde a uma frequencia.

Assim como há sons altos demais e baixos demais para o ouvido humano, há frequencias de luz, ou cores, fora do alcance de nossa visão. Elas se estendem a frequencias muito mais elevadas ( cerca de 1 bilhão de bilhões - 10^18 - de ondas por segundo para os raios gama) e a muito baixas ( menos de uma onda por segundo para ondas de rádio longas). Passando pelo espectro de luz, das altas para as baixas frequencias, estão largas faixas chamadas raios gama, raios X, luz ultravioleta, luz visível, luz infravermelha e ondas de rádio. São todas ondas que viajam pelo vácuo. Cada um é um tipo de tão legítimo de luz quanto a luz visível.



Os seres vivos foram inventivos no uso que fizeram da cor - para absorver a luz do Sol e, por meio da fotossíntese, produzir alimentos do ar e da água; para lembrar às mães pássaros onde ficam as goelas de seus filhotes; para despertar o interesse de um parceiro; ára atrair um inseto polinizador; para se camuflar e se disfarçar; e, pelo menos entre os humanos, pelo prazer da beleza. Mas tudo isso só foi possível graças à física das estrelas, à química do ar e ao mecanismo elegante do processo evolucionário, que nos levou a uma harmonia tão magnífica com nosso ambiente físico.

E quando estudamos outros mundos e examinamos a composição químimca de suas atmosferas ou superfícies - quando lutamos para compreender por que a névoa superior da lua de Saturno, Titã, é marrom e o terreno rugoso da lua de Netuno, Tritão, é rosa - estamos nos baseando nas propriedades das ondas de luz, que não são muito diferentes das ondas que se espalham na banheira.

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