terça-feira, 1 de novembro de 2011

A luz é onda ou a luz é partícula? (O efeito fotoelétrico)
Por muitos séculos existiu a dúvida: será a luz uma onda ou uma partícula? Inicialmente pensada como partícula, a luz foi então considerada como onda nos séculos XVIII e XIX, sendo amplamente estudada por uma gama grande de experimentos. No início do século XX, Einstein, para explicar o chamado efeito fotoelétrico e inspirado nos estudos de radiação de um corpo negro realizados por Planck em 1900, propôs que a luz seria formada por pacotes de energia (quanta), partículas sem massa posteriormente chamadas de fótons. Este experimento dá uma prova concreta do caráter corpuscular da luz e deu a Albert Einstein o Nobel de Física.

O primeiro artigo Albert Einstein de 1905 propôs a ideia dos "quanta de luz" (os actuais fotões) e mostrou como é que poderiam ser utilizados para explicar fenómenos como o efeito fotoeléctrico. A teoria dos quanta de luz de Einstein não recebeu quase nenhum apoio por parte dos físicos durante vinte anos, pois contradizia a teoria ondulatória da luz subjacente às equações de Maxwell. Mesmo depois de as experiências terem demonstrado que as equações de Einstein para o efeito fotoeléctrico eram exactas, a explicação proposta por ele não foi aceite. Em 1921, quando recebeu o prémio Nobel pelo seu trabalho sobre o efeito fotoeléctrico, a maior parte dos físicos ainda pensava que as equações estavam correctas, mas que a ideia de quanta de luz seria impossível.
A Teoria dos Quanta foi formulada por Max Planck em 1900, e afirma que a emissão e absorção de energia eletromagnética dos corpos se dá através de "pacotes" contínuos de energia, ao contrário do que sustenta a teoria ondulatória clássica, que prevê a distribuição uniforme da energia através de ondas.
Cada pacote de energia (quantum) possuiria uma quantidade de energia bem definida, dada por: E=hf, onde f e a freqüência da onda e h a constante de Planck. Hoje o "quanta" que antes foi tido como um pacote, é a partícula mediadora de força chamada Fóton
A constante de Planck, representada por h, é uma das constantes fundamentais da Física, usada para descrever o tamanho dos quanta. Tem um papel fundamental na teoria de Mecânica Quântica, aparecendo sempre no estudo de fenômenos em que a explicação por meio da mecânica quântica se torna influente. Tem o seu nome em homenagem a Max Planck, um dos fundadores da Teoria Quântica. Seu valor é de aproximadamente:
h=6{,}626\ 069\ 3(11)\times10^{-34}\ \mbox{J}\cdot\mbox{s},
ou, com eV como unidade de energia:
h=4{,}135\ 667\ 43(35)\ \times10^{-15}\ \mbox{eV}\cdot\mbox{s},
ou, ainda, no sistema CGS:
h=6{,}6 \times 10^{-27} erg · s
Um dos usos dessa constante é a equação da energia do fóton, dada pela seguinte equação:
E = h \cdot \nu
onde:
E = energia do fóton, denominada quantum;
h = constante de Planck;
ν = frequência da radiação. Letra do alfabeto grego, que tem som de "ni".
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    Quanta é plural de Quantum. Quantum significa quantidade ou porção discreta.
O quantum foi designado por Albert Einstein como uma distribuição de energia em "pacotes", logo seria um tipo de energia quantizada, ou seja, múltiplo de um valor!
os elétrons e outras partículas atômicas têm propriedades ondulatórias. Feixes de partículas às vezes comportam-se como se fossem ondas. As ondas de luz também se comportam às vezes como se fossem partículas.
Todas as observações a respeito da propagação da luz indicam que a luz é uma onda contínua de campos eletromagnéticos oscilantes. Mas, quando foram estudados os efeitos da luz sobre a matéria, observaram-se alguns fenômenos inesperados que, aparentemente, contradiziam a idéia de um fluxo contínuo de luz. 
O que acontece quando a luz incide sobre a matéria?
Se o objeto é transparente, como um vidro de janela, a luz é parcialmente refletida e parcialmente transmitida. Se o objeto é opaco, como um pedaço de carvão, ou parcialmente transparente, como um vidro colorido, uma parte da luz não é refletida nem transmitida. Ela desaparece dentro do objeto. Como a luz é uma forma de energia, ela só pode desaparecer se, de alguma maneira, entregar sua energia à matéria. Esse desaparecimento é chamado 
absorção da luz.
A energia da luz absorvida tem que aparecer de alguma outra maneira. Sentimos calor quando a luz do Sol é absorvida por nossa pele. Quando a luz é absorvida por alguns metais, sua energia é muitas vezes transferida aos elétrons que, então, adquirem tanta energia que saltam do metal. Esse salto é chamado efeito fotoelétrico, e tem utilidade prática quando desejamos transformar pulsos luminosos em pulsos elétricos.
No efeito fotoelétrico, cada quantum de luz que atinge o metal força um elétron a saltar do metal. A energia do elétron que salta é uma medida do tamanho do quantum de luz. O número de elétrons que saltam mede a intensidade do feixe de luz.