Onda ou partícula: qual é a verdadeira natureza da luz?

A luz é a primeira e a última coisa que o ser humano percebe ao nascer e ao morrer. É ela que reflete nas superfícies e cria as cores que conseguimos enxergar. Sem luz, a vida seria impossível. Durante muitos anos, os cientistas consideraram a luz como uma onda, devido à sua capacidade de se propagar pelo universo, mas ela também é uma partícula. 

Por exemplo, a luz das estrelas é gerada principalmente por reações de fusão nuclear em seus núcleos, mas só conseguimos observar a olho nu porque ela viaja por milhares de anos-luz até alcançar a Terra.

A natureza da luz sempre foi um foco de estudo dos pesquisadores modernos, não é à toa que Albert Einstein, Isaac Newton, e outros cientistas estudaram o tema por muito tempo.

Antes do advento da física moderna, os cientistas debatiam se a luz poderia ter características de partículas. Apenas em 1905, Albert Einstein propôs que a luz, apresenta tanto propriedades de ondas quanto de partículas.

“Se a luz é uma partícula ou uma onda é uma questão muito antiga. Você descreveria um objeto como uma partícula se pudesse identificá-lo como um ponto no espaço. Uma onda é um objeto que você não define como um ponto no espaço e precisa dar uma frequência de oscilação e distância entre o máximo e o mínimo”, disse o físico do Imperial College London, Riccardo Sapienza, ao site Live Science.

O argumento contribuiu significativamente para a formulação dos conceitos da física quântica. Em 1924, o físico francês Louis de Broglie introduziu a ideia fundamental da dualidade onda-partícula, que demonstra como partículas, como elétrons e fótons, também apresentam características de ondas.

Então, qual é a verdadeira natureza da luz? A resposta mais direta é: a luz pode se comportar como onda ou partícula, dependendo das circunstâncias. Para entender melhor como esse fenômeno acontece, reunimos informações de físicos, especialistas e de artigos científicos. Confira!

A ciência da luz: onda e partícula

No século XVII, o cientista holandês Christiaan Huygens propôs que a luz possuia características ondulatórias, um argumento que desafiou o pensamento predominante da época. Tanto que Isaac Newton, que viveu quase na mesma época que Huygens, defendia que a luz era composta exclusivamente por partículas.

Em 1801, o físico britânico Thomas Young forneceu a primeira evidência de que a luz realmente tem propriedades de onda. No experimento conhecido como ‘dupla fenda’, Young fez a luz passar por duas aberturas próximas e observou um padrão de interferência, algo possível apenas se a luz realmente se comportasse como uma onda.

Sapienza explica que, se a luz fosse composta apenas por partículas, na experiência da dupla fenda, a iluminação formaria apenas dois feixes localizados na parede após as aberturas. Porém, ela se espalha e forma um padrão de interferência, e esse exato comportamento é característico de uma onda.

Como mencionado anteriormente, Einstein propôs que a luz tivesse tanto características de partículas quanto de ondas. Em 1905, ele explicou o efeito fotoelétrico, um fenômeno em que a luz, ao ser direcionada sobre um metal, provoca a emissão de elétrons. 

O cientista alemão argumentou que a luz é composta por partículas chamadas fótons, e que cada fóton carrega uma energia proporcional à sua frequência. Isso é suficiente para liberar os elétrons do metal, desde que a frequência seja alta o bastante. Nesse caso, a luz se comporta com as peculiaridades de partículas.

A partir disso, diversos cientistas e especialistas passaram a estudar o tema para entender melhor a dualidade onda-partícula. Porém, não há uma resposta definitiva sobre por que a luz se comporta ora como onda, ora como partícula.

A luz é, simultaneamente, uma onda e uma partícula, mas dependendo das condições em que é observada, uma dessas características se torna mais evidente. 

“Se a luz é uma partícula, então por que ela refrata ao viajar de um meio para outro? E se a luz é uma onda, então por que ela desaloja elétrons? Mas todo comportamento da luz pode ser explicado pela combinação dos dois modelos: a luz se comporta como partículas e a luz se comporta como ondas”, é descrito na enciclopédia Britannica.

Gostou do conteúdo? Então, fique por dentro de mais assuntos sobre física aqui no TecMundo. Aproveite para descobrir quanto a luz ‘pesa’. Até a próxima!