Conteúdo verificado

Luz

Assuntos Relacionados: Física

Fundo para as escolas Wikipédia

Crianças SOS têm produzido uma seleção de artigos da Wikipedia para escolas desde 2005. A ligação rápida para o apadrinhamento de crianças é http://www.sponsor-a-child.org.uk/

A Sun é fonte primária da Terra da luz. Cerca de 44% da radiação electromagnética do sol que atinge o solo está na gama de luz visível.

A luz visível (comumente referido simplesmente como a luz) é a radiação eletromagnética que é visível a olho humano, e é responsável pelo sentido de vista. A luz visível tem um comprimento de onda na gama de cerca de 380 nanômetros a cerca de 740 nm - entre o invisível infravermelho, com comprimentos de onda mais longos e invisível ultravioleta , com comprimentos de onda mais curtos.

Propriedades primárias da luz visível são intensidade, direção de propagação, freqüência ou comprimento de onda espectro, e polarização, enquanto a sua velocidade no vácuo, 299.792.458 metros por segundo, é um dos fundamentais constantes da natureza. A luz visível, como com todos os tipos de radiação electromagnética (EMR), é encontrado experimentalmente para mover sempre a esta velocidade em vácuo.

Em comum com todos os tipos de EMR, a luz visível é emitida e absorvida em pequenos "pacotes" chamadas fótons , e apresenta propriedades de ambas as ondas e partículas . Esta propriedade é referida como a dualidade onda-partícula. O estudo da luz, conhecido como óptica , é uma área de pesquisa importante na física moderna.

Em física , a luz termo algumas vezes refere-se a radiação eletromagnética de qualquer comprimento de onda, visíveis ou não. Este artigo centra-se na luz visível. Veja a radiação eletromagnética artigo para o termo geral.

Velocidade da luz visível

A velocidade da luz numa vácuo é definido como sendo exactamente 299.792.458 m / s (cerca de 186.282 milhas por segundo). O valor fixo da velocidade da luz em unidades SI resulta do facto de que o medidor é agora definida em termos de velocidade da luz. Todas as formas de radiação electromagnética são acreditados para mover exatamente a esta mesma velocidade em vácuo.

Diferente os físicos têm tentado medir a velocidade da luz ao longo da história. Galileo tentou medir a velocidade da luz no século XVII. Uma primeira experiência para medir a velocidade da luz foi realizado pela Ole Rømer, um físico dinamarquês, em 1676. Usando um telescópio , Rømer observou os movimentos de Júpiter e uma das suas luas, Io. Observando discrepâncias no período de aparente da órbita de Io, ele calculou que a luz leva cerca de 22 minutos para atravessar o diâmetro da Terra órbita. No entanto, seu tamanho não era conhecido na época. Se Rømer tinha conhecido o diâmetro da órbita da Terra, ele teria calculado uma velocidade de 227.000.000 m / s.

Uma outra, mais preciso, da medição da velocidade da luz foi realizado na Europa pela Hippolyte Fizeau em 1849. Fizeau dirigiu um feixe de luz em um espelho vários quilômetros de distância. A rotação roda dentada foi colocado no percurso do feixe de luz à medida que viajou desde a fonte, para o espelho e, em seguida, devolvido à sua origem. Fizeau descobriram que em uma determinada taxa de rotação, o raio iria passar por uma abertura na roda na saída e na próxima lacuna no caminho de volta. Sabendo que a distância para o espelho, o número de dentes na roda, e a taxa de rotação, Fizeau foi capaz de calcular a velocidade da luz como 313 milhões m / s.

Leon Foucault utilizada uma experiência que utilizou espelhos rotativos para se obter um valor de 298 milhões m / s em 1.862. Albert A. Michelson realizou experiências com a velocidade da luz a partir de 1877 até sua morte em 1931. Ele aprimorou os métodos de Foucault em 1926 usando uma melhor rotação Espelhos para medir o tempo que levou luz para fazer uma ida e volta a partir de Mt. Wilson de Mt. San Antonio na Califórnia . As medições precisas produziu uma velocidade de 299.796.000 m / s.

A velocidade efectiva de luz em várias substâncias transparentes contendo ordinário matéria , é menor do que no vácuo. Por exemplo, a velocidade da luz na água é de cerca de 3/4 do que em vácuo. No entanto, o processo de desaceleração na matéria é pensado para resultar não de desaceleração real das partículas de luz, mas antes da sua absorção e re-emissão de partículas carregadas em questão.

Como um exemplo extremo da natureza da luz desaceleração na matéria, duas equipes independentes de cientistas foram capazes de trazer luz a uma "paralisação completa", passando-a através de um Bose-Einstein do elemento rubídio , uma equipe da Universidade de Harvard e da Instituto Rowland para a ciência em Cambridge, Mass., E outro no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, também em Cambridge. No entanto, a descrição popular de ser de luz "parado" nestas experiências se refere apenas a luz que está sendo armazenado nos estados excitados de átomos, em seguida, re-emitida em um momento posterior arbitrária, como estimulado por um segundo pulso de laser. Durante o tempo que tinha "parou" ele tinha deixado de ser luz.

Espectro eletromagnético e luz visível

Espectro eletromagnético com luz em destaque

Geralmente, EM radiação, ou EMR (a designação 'radiação' exclui estática elétrico e magnético e perto de campos) é classificado por comprimento de onda em rádio , micro-ondas, infravermelho, a região visível que percebemos como luz, ultravioleta , Raios-X e raios gama.

O comportamento de EMR depende do seu comprimento de onda. Freqüências mais altas têm comprimentos de onda mais curtos e frequências mais baixas têm comprimentos de onda mais longos. Quando EMR interage com os átomos e moléculas simples, o seu comportamento depende da quantidade de energia por quântica que transporta.

EMR na região da luz visível consiste em quanta (chamado fotões ) que estão na extremidade mais baixa das energias que são capazes de causar excitação electrónica dentro das moléculas, que levam a alterações na ligação ou química da molécula. Na extremidade inferior do espectro de luz visível, EMR torna-se invisível para os seres humanos ( infravermelho), porque os seus fotões não têm mais energia individual suficiente para causar uma alteração duradoura molecular (uma mudança na conformação) na molécula visuais retinal na retina humana. Esta mudança provoca a sensação de visão.

Existem animais que são sensíveis a vários tipos de infravermelho, mas não por meio de absorção quântica. Sensor infravermelho em serpentes depende de um tipo de catástrofes naturais de imagem térmica, no qual pequenos pacotes de água celular são criadas em temperatura por radiação infravermelha. EMR nesta faixa provoca vibração e aquecimento efeitos moleculares, e isso é como os animais que vivem detectá-lo.

Acima da gama de luz visível, luz ultravioleta se torna invisível aos humanos, principalmente porque ele é absorvido pelos tecidos do olho e em especial da lente. Além disso, o varetas e cones localizados na parte de trás do olho humano não consegue detectar os comprimentos de onda ultravioleta curtas, e são, de facto, danificado por raios ultravioletas, uma condição conhecida como neve olho. Muitos animais com olhos que não necessitam de lentes (tais como insectos e camarão) são capazes de detectar directamente ultravioleta visualmente, por meio de mecanismos de absorção de fotões-quântica, da mesma maneira que os seres humanos normais química detectar luz visível.

Ótica

O estudo da luz e da interacção da luz e a matéria é denominado óptica . A observação e estudo da fenômenos ópticos, como o arco-íris e do aurora boreal oferecem muitas pistas sobre a natureza da luz.

Refração

Um exemplo de refracção da luz. A palha parece dobrados, devido à refracção da luz que entra no líquido a partir do ar.
A nuvem iluminada por luz solar

Refração é a curvatura dos raios de luz ao passar por uma superfície de entre um e outro material transparente. É descrito pela Lei de Snell:

n_1 \ sin \ theta_1 = n_2 \ sin \ theta_2 \.

onde \ Theta_1 é o ângulo entre o raio e o superfície normal no primeiro meio, \ Theta_2 é o ângulo entre o raio e a normal da superfície na segunda forma, e n 1 e n 2 são o índices de refração, n = 1 em um vácuo e n> 1 numa transparente substância.

Quando um feixe de luz atravessa a fronteira entre um vácuo e uma outra forma, ou entre dois meios diferentes, o comprimento de onda da luz muda, mas a frequência permanece constante. Se o feixe de luz não é ortogonal (ou melhor, normal) para o limite, a alteração no resultado do comprimento de onda em uma mudança na direcção do feixe. Essa mudança de direcção é conhecido como refração.

A qualidade de refracção lentes é frequentemente utilizado para manipular a luz, a fim de alterar o tamanho aparente das imagens. Lupas, óculos , lentes de contato , microscópios e telescópios de refração são exemplos dessa manipulação.

Unidades e medidas

A luz é medida com dois principais conjuntos alternativos de unidades: radiometry consiste em medições de potência de luz em todos os comprimentos de onda, enquanto medidas de luz com comprimento de onda de fotometria ponderados em relação a um modelo padronizado de brilho percepção humana. A fotometria é útil, por exemplo, para quantificar Iluminação (iluminação) destina-se para uso humano. As unidades do SI para ambos os sistemas encontram-se resumidos nas seguintes tabelas.

Tabela 1. radiometria unidades SI
Quantidade Símbolo Unidade SI Símbolo Dimensão Notas
A energia radiante Q e joule J M⋅L 2 ⋅T -2 energia
Fluxo radiante Φ e watt W M⋅L 2 ⋅T -3 energia radiante por unidade de tempo, também chamado radiante poder.
Espectral de potência Φ watt por metro W⋅m -1 M⋅L⋅T -3 energia radiante por comprimento de onda.
Intensidade de radiação I e watt por esterradiano W⋅ sr -1 M⋅L 2 ⋅T -3 potência por unidade ângulo sólido.
Intensidade Spectral Eu watt por esterradiano por metro W⋅sr -1 ⋅m -1 M⋅L⋅T -3 intensidade radiante por comprimento de onda.
Esplendor L e watt por esterradiano por metro quadrado W⋅sr -1 m -2 M⋅T -3 de energia por unidade de ângulo sólido por unidade projetada fonte área .

erradamente chamado " intensidade "em alguns outros campos de estudo.

Radiância espectral L
ou
L
watt por esterradiano por 3 metros
ou

watt por esterradiano por metro quadrado
metro por hertz

W⋅sr -1 m -3
ou
W⋅sr -1 ⋅m -2 Hz -1
M⋅L -1 -3 ⋅T
ou
M⋅T -2
comumente medido em W⋅sr -1 ⋅m -2 ⋅nm -1 com área de superfície e quer comprimento de onda ou freqüência.


Irradiância Ee watt por metro quadrado W⋅m -2 M⋅T -3 incidente de energia sobre uma superfície, também chamado de densidade de fluxo radiante.

às vezes erradamente chamado " intensidade "também.

Irradiância espectral E
ou
E
watt por metro 3
ou
watt por metro quadrado por hertz
W⋅m -3
ou
W⋅m -2 ⋅Hz -1
M⋅L -1 -3 ⋅T
ou
M⋅T -2
comumente medido em W⋅m -2 nm -1
ou 10 -22 W⋅m -2 ⋅Hz -1, conhecido como unidade flux solar.


Exitância radiante /
Emitância radiante
M e watt por metro quadrado W⋅m -2 M⋅T -3 potência emitido a partir de uma superfície.
Exitância radiante Spectral /
Emitância radiante espectral
M
ou
M
watt por metro 3
ou

watt por metro quadrado
metro por hertz

W⋅m -3
ou
W⋅m -2 ⋅Hz -1
M⋅L -1 -3 ⋅T
ou
M⋅T -2
potência emitido a partir de uma superfície por comprimento de onda ou da frequência.


Radiosity J E ou J watt por metro quadrado W⋅m -2 M⋅T -3 emitido mais potência refletida deixando uma superfície.
Exposição radiante H e joule por metro quadrado J⋅m -2 M⋅T -2
Densidade de energia radiante ω e joule por metro 3 J⋅m -3 M⋅L -1 ⋅T -2
Veja também: SI · Radiometria · · Fotometria ( Comparar )

Tabela 2. As unidades de fotometria SI
Quantidade Símbolo Unidade SI Símbolo Dimensão Notas
Energia luminosa Q v lúmen segunda lm⋅s T⋅J Unidades às vezes são chamados Talbots
Fluxo luminoso Φ v lúmen (= cd⋅ sr) lm J também chamado de potência luminosa
Intensidade luminosa Eu v candela (= lm / sr) CD J uma unidade de base SI , fluxo luminoso por unidade de ângulo sólido
Luminância L v candelas por metro quadrado cd / m 2 L -2 ⋅J Unidades às vezes são chamados lêndeas
Iluminância E v lux (= lm / m 2) lx L -2 ⋅J utilizado para luz incidente sobre uma superfície
Emittance Luminous H v lux (= lm / m 2) lx L -2 ⋅J utilizado para a luz emitida a partir de uma superfície
Exposição luminosa H v lux segunda lx⋅s L -2 ⋅T⋅J
Densidade de energia luminosa v ω lúmen por segundo 3 metros lm⋅ s⋅ m -3 L -3 ⋅T⋅J
Eficácia luminosa η lúmen por watt lm / W M -1 ⋅L -2 ⋅T 3 ⋅J razão de fluxo luminoso fluxo radiante
Eficiência luminosa V 1 também chamado coeficiente luminosa
Veja também: SI · Fotometria · Radiometria · ( Comparar )

As unidades de fotometria é diferente da maioria dos sistemas de unidades físicas em que eles levam em conta a forma como o olho humano responde à luz. O células de cone no olho humano são de três tipos, que respondem de forma diferente ao longo do espectro visível, e os picos de resposta cumulativas num comprimento de onda de cerca de 555 nm. Por conseguinte, duas fontes de luz que produzem a mesma intensidade (W / m 2) de luz visível não necessariamente aparecem igualmente brilhante. As unidades de fotometria são projetados para levar isso em conta e, portanto, são uma melhor representação de como "brilhante" uma luz parece ser de intensidade crua. Elas dizem respeito a matéria- poder por uma quantidade chamada eficácia luminosa, e são utilizadas para fins como determinar a melhor forma de alcançar a iluminação suficiente para várias tarefas em ambientes interiores e exteriores. A iluminação medida por um sensor de célula fotoeléctrica não corresponde necessariamente ao que é percebido pelo olho humano, e sem filtros, que podem ser dispendiosos, e fotocélulas dispositivos de carga acoplada (CCD) tendem a responder a alguns infravermelho, ultravioleta ou ambos.

Uma leve pressão

Luz exerce pressão física sobre objetos em seu caminho, um fenômeno que pode ser deduzido pelas equações de Maxwell, mas pode ser mais facilmente explicado pela natureza das partículas de luz: fótons greve e transferir a sua dinâmica. Uma leve pressão é igual à potência do feixe luminoso dividido por c , a velocidade da luz.   Devido à magnitude de c, o efeito da pressão de luz é insignificante para objectos do quotidiano.   Por exemplo, um one miliwatt ponteiro laser exerce uma força de cerca de 3,3 piconewtons sobre o objeto que está sendo iluminado; assim, pode-se levantar uma U.   S. centavo com ponteiros laser, mas isso exigiria cerca de 30 mil milhões de ponteiros laser de 1 MW.   No entanto, em aplicações em escala nanométrica, como NEMS, o efeito de uma leve pressão é mais significativo, e explorando uma leve pressão para impulsionar mecanismos NEMS e para inverter switches físicos em escala nanométrica em circuitos integrados é uma área ativa de pesquisa.

Em escalas maiores, uma leve pressão pode causar asteróides a girar mais rápido, agindo em suas formas irregulares como nas hélices de um moinho de vento.   A possibilidade de fazer velas solares que acelerariam naves espaciais no espaço também está sob investigação.

Embora o movimento do Crookes Radiômetro foi originalmente atribuído a uma pressão suave, esta interpretação é incorreta; a rotação característica Crookes é o resultado de um vácuo parcial. Isso não deve ser confundido com o Nichols radiómetro, em que o (ligeira) causada pelo movimento de torção (embora não o suficiente para uma rotação completa contra o atrito) é directamente causada por uma leve pressão.

Teorias históricas sobre a luz, em ordem cronológica

Grécia Clássica e helenismo

No século V aC, Empédocles postulado que tudo era composto de quatro elementos; fogo, ar, terra e água. Ele acreditava que Aphrodite fez o olho humano fora dos quatro elementos e que ela acendeu o fogo nos olhos que brilhava fora da vista possível tomada de olho. Se isso fosse verdade, então pode-se ver durante a noite apenas, bem como durante o dia, por isso, Empédocles postulou uma interação entre os raios dos olhos e os raios de uma fonte, como o sol.

Em cerca de 300 aC, Euclides escreveu Optica, em que ele estudou as propriedades da luz. Euclides postula que a luz viajou em linhas retas e descreveu as leis da reflexão e estudá-los matematicamente. Ele questionou que a visão é o resultado de um raio a partir do olho, pois ele pergunta como se vê as estrelas imediatamente, se fecha os olhos, em seguida, abre-los à noite. É claro que se o feixe do olho viaja infinitamente rápido isto não é um problema.

Em 55 aC, Lucrécio, um romano que carregava nas idéias de grego anterior atomistas, escreveu:

"A luz e calor do sol, que são compostos de átomos minutos que, quando eles são empurrou fora, não perder tempo em tiroteio em frente ao espaço intermédio de ar na direção transmitida pelo empurrão." - Sobre a natureza do Universo

Apesar de ser semelhante às teorias de partículas posteriores, as opiniões de Lucrécio não eram geralmente aceites.

Ptolomeu (c. século 2) escreveu sobre a refração de luz em suas Optics livro.

?ndia Clássica

Em ?ndia antiga, o Escolas hindus de Samkhya e Vaisheshika, de todo o primeiros séculos CE desenvolveu teorias sobre a luz. De acordo com a escola Samkhya, a luz é um dos cinco elementos fundamentais "sutis" (tanmatra), dos quais emergem os elementos brutos. O atomicidade destes elementos não é especificamente mencionado e parece que foram colhidas de ser contínuo.

Por outro lado, a escola dá uma Vaisheshika teoria atômica do mundo físico no chão não atômica de éter, espaço e tempo. (Ver Atomismo indiano.) Os átomos básicos são os de terra (Prthivi), água (pani), fogo (agni) e ar (vayu) Os raios de luz são tidas como uma corrente de alta velocidade de Tejas () átomos de incêndio. As partículas de luz podem apresentar características diferentes, dependendo da velocidade e os arranjos dos átomos de Tejas. O Vishnu Purana refere-se a luz solar como "os sete raios do sol".

Os indianos budistas , tais como Dignaga no século 5 e Dharmakirti no século 7, desenvolveu um tipo de atomismo que é uma filosofia sobre a realidade que está sendo composto por entidades atômicas que são flashes momentâneos de luz ou energia. Eles viram a luz como sendo uma entidade atômica equivalente à energia.

Descartes

René Descartes (1596-1650) declarou que a luz era uma propriedade mecânica do corpo luminoso, rejeitando as "formas" de Ibn al-Haytham e Witelo, bem como as "espécies" do Bacon, Grosseteste, e Kepler . Em 1637 ele publicou uma teoria da refração da luz que assumiu, incorretamente, que a luz viajou mais rápido em um meio mais denso do que em um meio menos denso. Descartes chegou a essa conclusão por analogia com o comportamento do som das ondas. Embora Descartes estava incorreta sobre as velocidades relativas, ele estava correto em assumir que a luz se comportava como uma onda e na conclusão de que a refração poderia ser explicado pela velocidade da luz em diferentes mídias.

Descartes não é o primeiro a usar as analogias mecânicas, mas porque ele afirma claramente que a luz é apenas uma propriedade mecânica do corpo luminoso eo meio de transmissão, a teoria da luz de Descartes é considerado como o início da óptica física modernas.

Teoria das partículas

Pierre Gassendi.

Pierre Gassendi (1592-1655), um atomista, propôs uma teoria corpuscular da luz que foi publicado postumamente em 1660. Isaac Newton estudou a obra de Gassendi em uma idade adiantada, e preferiu a sua visão para a teoria do plenário de Descartes. Ele declarou em sua hipótese de Luz de 1675 que a luz era composta de corpúsculos (partículas de matéria) que foram emitidos em todas as direções a partir de uma fonte. Um dos argumentos de Newton contra a natureza ondulatória da luz era que as ondas eram conhecidos para dobrar em torno de obstáculos, enquanto a luz viajou apenas em linhas retas. Ele, no entanto, explicar o fenômeno da difracção de luz (que tinha sido observado pelos Francesco Grimaldi), permitindo que uma partícula de luz poderia criar uma onda localizada no éter.

A teoria de Newton poderia ser utilizada para prever o reflexão de luz, mas apenas podia explicar refração por incorretamente assumindo que a luz acelerada ao entrar em um mais denso porque a forma gravitacional tração foi maior. Newton publicou a versão final de sua teoria em seu Opticks de 1704. Sua reputação ajudou a teoria das partículas de luz a prevalecer durante o século 18. A teoria corpuscular da luz levou Laplace para argumentar que um corpo poderia ser tão grande que a luz não poderia escapar dela. Em outras palavras, ele se tornaria o que agora é chamado de buraco negro . Laplace retirou a sugestão mais tarde, depois de uma teoria ondulatória da luz tornou-se firmemente estabelecida como o modelo para a luz (como foi explicado, nem uma partícula ou teoria da onda é totalmente correto). Uma tradução do ensaio de Newton sobre a luz aparece em A estrutura em grande escala do espaço-tempo, Stephen Hawking e George FR Ellis.

Teoria ondulatória

Para explicar a origem das cores, Robert Hooke (1635-1703) desenvolveu uma "teoria de impulso" e comparou a propagação da luz ao de ondas na água em seu 1665 Micrographia ("Observação XI"). Em 1672 Hooke sugeriu que as vibrações de luz pode ser perpendicular à direcção de propagação. Christiaan Huygens (1629-1695) elaborou uma teoria ondulatória da luz matemático em 1678, e publicou em seu Tratado sobre a luz em 1690. Ele propôs que a luz foi emitida em todas as direções como uma série de ondas em um meio chamado o éter luminoso . Como as ondas não são afectados pela gravidade, assumiu-se que eles abrandou ao entrar num meio mais denso.

O esboço de Thomas Young, da experiência das duas fendas que mostra a difracção da luz. As experiências de jovens apoiou a teoria de que a luz consiste de ondas.

A teoria ondulatória previu que as ondas de luz podem interferir uns com os outros, como som ondas (como observado por volta de 1800 por Thomas Novo), e que a luz poderia ser polarizada, se fosse um onda transversal. Jovem mostrou por meio de um experimento de difração que a luz se comportava como ondas. Ele também propôs que as diferentes cores foram causadas por diferentes comprimentos de onda de luz, e explicou a visão de cores em termos de receptores de três cores no olho.

Outro defensor da teoria das ondas foi Leonhard Euler . Ele argumentou em Nova theoria lucis et colorum (1746), que difracção pode mais facilmente ser explicado por uma teoria de onda.

Mais tarde, Augustin-Jean Fresnel trabalharam de forma independente a sua própria teoria ondulatória da luz, e apresentou-o ao Académie des Sciences em 1817. Simeon Denis Poisson adicionado ao trabalho matemático de Fresnel para produzir um argumento convincente em favor da teoria ondulatória, ajudando a derrubar a teoria corpuscular de Newton. Até o ano de 1821, Fresnel foi capaz de mostrar através de métodos matemáticos que a polarização poderia ser explicado apenas pela teoria ondulatória da luz, e somente se luz era inteiramente transversal, sem vibração longitudinal que seja.

A fraqueza da teoria das ondas foi que as ondas de luz, como as ondas sonoras, precisaria de um meio de transmissão. A existência da substância éter luminífero hipotética proposta por Huygens em 1678, foi lançado no forte dúvida no final do século XIX pelo Experiência de Michelson-Morley.

Teoria corpuscular de Newton implícita que a luz viajar mais rápido em um meio mais denso, enquanto a teoria de Huygens e outros onda implicava o oposto. Nessa altura, a velocidade da luz não pode ser medido com precisão suficiente para decidir que a teoria estava correcta. O primeiro a fazer uma medição suficientemente precisos era Léon Foucault, em 1850. Seu resultado apoiou a teoria ondulatória, ea teoria clássica de partículas foi finalmente abandonado, apenas para parte ressurgir no século 20.

A teoria quântica

Em 1900, Max Planck , na tentativa de explicar radiação de corpo negro sugeriu que, embora a luz era uma onda, estas ondas poderiam ganhar ou perder energia apenas em quantidades finitas relacionados com a sua frequência. Planck chamou esses "pedaços" de energia da luz "quanta" (de uma palavra latina para "o quanto." Em 1905, Albert Einstein usou a idéia de quanta de luz para explicar a efeito fotoelétrico, e sugeriu que estes quanta luz tinha uma existência "real". Em 1923 Arthur Holly Compton demonstrou que a mudança de comprimento de onda visto quando baixa intensidade de raios-X espalhados de elétrons (chamado Dispersão de Compton) podia ser explicada por uma partícula-teoria dos raios X, mas não uma teoria de onda. Em 1926 Gilbert N. Lewis nomeado esses liqht quanta partículas fótons .

Eventualmente, a moderna teoria quântica da mecânica quântica chegou a imaginar como luz (em algum sentido) uma partícula e uma onda, e (em outro sentido), como um fenômeno que não é nem uma partícula nem uma onda (que na verdade são fenômenos macroscópica, tais como bolas de beisebol ou ondas do mar). Em vez disso, a física moderna vê a luz como algo que pode ser descrito às vezes com matemática adequada a um tipo de metáfora macroscópica (partículas), e às vezes outra metáfora macroscópica (ondas), mas na verdade é algo que não pode ser totalmente imaginado. Como no caso de ondas de rádio e os raios-X envolvidas no espalhamento Compton, os físicos notaram que a radiação eletromagnética tende a se comportar mais como uma onda clássica em freqüências mais baixas, mas mais como uma partícula clássica em freqüências mais altas, mas nunca perde completamente tudo qualidades de um ou do outro. A luz visível, que ocupa uma posição intermediária na freqüência, pode ser facilmente demonstrado em experiências para ser descritível usando um modelo de onda ou partícula, ou às vezes ambos.

Teoria eletromagnética como explicação para todos os tipos de luz visível e toda a radiação EM

A polarizada linearmente onda de luz congelada no tempo e mostrando os dois componentes oscilantes de luz; um campo eléctrico e um campo magnético perpendiculares entre si e ao sentido de movimento (A onda transversal).

Em 1845, Michael Faraday descobriu que o plano de polarização da luz linearmente polarizada é rodado, quando os raios de luz viajam ao longo da A direcção do campo magnético na presença de um transparente dieléctrica, um efeito conhecido como agora Rotação de Faraday. Esta foi a primeira evidência de que a luz estava relacionado com o eletromagnetismo . Em 1846, ele especulou que a luz poderia ser alguma forma de distúrbio propagar ao longo das linhas do campo magnético. Faraday proposto em 1847 que a luz era uma vibração electromagnética de alta frequência, que poderia propagar mesmo na ausência de um meio tal como o éter.

O trabalho de Faraday inspirado James Clerk Maxwell para estudar a radiação eletromagnética e luz. Maxwell descobriu que as ondas eletromagnéticas de auto-propagação iria viajar pelo espaço a uma velocidade constante, que passou a ser igual à velocidade da luz medido anteriormente. A partir disso, Maxwell concluiu que a luz era uma forma de radiação eletromagnética: ele expôs pela primeira vez este resultado em 1862 em em linhas físicas de força. Em 1873, ele publicou Um Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo, que continha uma descrição matemática completa do comportamento de campos elétricos e magnéticos, ainda conhecido como equações de Maxwell . Logo depois, Heinrich Hertz confirmou a teoria de Maxwell experimentalmente por geração e detecção de rádio ondas no laboratório, e demonstrando que estas ondas se comportou exatamente como a luz visível, exibindo propriedades como reflexão, refração, difração e interferência. A teoria de Maxwell e as experiências de Hertz levou diretamente para o desenvolvimento de rádio moderno, radar, televisão, imagem eletromagnética, e comunicações sem fio.

Na teoria quântica, os fótons são vistos como pacotes de onda das ondas descritas na teoria clássica de Maxwell. Foi necessária a teoria quântica para explicar efeitos ainda com luz visual que a teoria clássica de Maxwell não podia (como linhas espectrais).

Retirado de " http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Light&oldid=540230390 "