EXPERIMENTO DE YOUNG
(EXPERIMENTO DA FENDA DUPLA)
A muito tempo, os cientistas vinham se perguntando sobre a natureza real da luz, por muito tempo a luz teve algumas interpreteções diferentes no decorrer da história mas nunca niguém havia conseguido chegar num consenço. Alguns cientistas acreditavam que a luz era compostas de pequenas partículas outros acreditavam que a luz era uma onda, e de fato, para alguns muitos fenômenos da óptica tratar a luz ou como partícula ou como ondas ajudava a explicar alguns fenômenos. O video abaixo explicará algumas das interpretações sobre a natureza da luz com o decorrer dos anos.
Como vimos no vídeo a luz não se comporta somente de uma forma e sim de ambas as formas, partículas ou ondas. Mas como um mesmo fenômeno físico pode apresentar duas naturezas tão distintas? Por volta de 1801, uma bela experiência realizada por Thomas Young (1773-1829) resolveu a questão favoravelmente a Huygens.
O experimento consistia em disparar um feixe de luz primeiramente por uma placa que havia apenas uma fenda e o que se obervaria numa tela posterior a essa fenda ja era previsivel o resultado ja que a maior parte dos físicos naquela época ainda acreditavam que a luz era um feixe de partículas, sendo assi um feixe apenas se formaria. Mas quando era adicionado mais uma fenda neste experimento o resultado obtido era assustador! Para entendermos melhor veja os 3 seguintes videos abaixo.
Resumindo... Acreditava-se anos atrás de que a luz e partículas sub-atômicas como o elétron fossem corpúsculos! Como pode partículas se comportarem como ondas? Veja até mesmo pela definição de ambos, o que é uma partícula? No âmbito da física, o termo partícula é utilizado para designar elementos muito pequenos (a própria palavra deriva do latim particula que significa parte muito pequena, corpo muito diminuto ou corpúsculo).
Geralmente quando se fala de partícula está-se a falar de partículas sub-atómicas, isto é, partículas mais pequenas do que um átomo. Podem ser distinguidas partículas de matéria e partículas de radiação. Ao estudo das partículas (nomeadamente das partículas elementares de matéria e radiação, bem como às suas interações) é dada a designação de física de partículas.[*] Para a Física, a onda é uma perturbação que se propaga no espaço ou em qualquer outro meio. Elas são classificadas em relação à natureza, direção e energia de propagação, Transportam energia e não matéria.[**]
Em outras palavras Partícula e Ondas são coisas totalmente distintas, como uma pode adquirir propriedades da outra? Para os físicos entenderem estes fenômenos tiveram de reformular toda a Mecânica Clássica em uma nova Mecânica que conseguisse descrever estes fenômenos estranhos das menores escalas, que então foi criada a Mecânica Ondulatória ou Mecânica Quântica.
Para você entender melhor o conceito, como de costume, abaixo há duas simulações relacionados ao experimento de Thomas Young (Fenda Dupla). Neles tente explorar para você mesmo os fenômenos e compare com a teoria que estamos lhe apresentando. O primeiro simulador é referente a interferencia de ondas, se você não entendeu o que realmente são, explore este simulador. Agora o segundo simulador é referente aos fenômenos quânticos, totalmente interligados com o primeiro simulador. Explore as ferramentas, a duplas fendas, o lançamento individual de partículas subatômicas, aumente ou diminua o espaçamento entre as fendas e compreenda melhor sobre os fenômenos aqui explicados.
Simulador 1: Ondas e Interferência de Ondas
Simulador 2: Ondas quânticas
É importante lembrar que uma das explicações que se tem para explicar este fenômeno de interferência é a relação com as dimensão dos objetos que estamos tratando! Como assim!? Veja! Elétrons são um elemento de matéria tão pequeno mais tão pequeno que qualquer interferência externa altera suas propriedades (se comportar como corpúsculo ou como onda), há muito "misticismo" incutido na questão do observador, mas a questão é que a ciência opera na base da observação, e para conseguirmos observar algo necessariamente precisamos de Luz!
Por exemplo, se você esta vendo seu computador ou celular à sua frente é porque a luz que saiu da lâmpada percorreu todo o lugar no qual você está, atingiu o seu celular e depois refletiu no seus olhos (especificamente na sua retina, que é sensível a luz). Somente assim você soube identificar onde seu celular estaria. A mesma coisa se refere a um experimento convencional qualquer.
Para que o cientista saiba o que esta acontecendo no experimento ele precisa ver e consequentemente precisa de uma fonte de luz qualquer para saber se algo esta aqui ou ali, mas agora o objeto que estamos tratando é quântico, ou seja, menor ou igual o tamanho do próprio átomo.
Como vimos capítulos anteriores no efeito fotoelétrico, Albert Einstein resgatou para a luz a característica de corpúsculo, porque ela mesma tem uma energia associada a sua manifestação (deslocamento/propagação mais específicamente momento linear).
Em outras palavras, a luz também é um objeto no qual sua dimensão quando se trata do seu comportamento corpuscular, tem dimensões atômicas, características quânticas, o conhecido Fóton! Caso venhamos incidir luz sobre um elétron suas propriedades irão se modificar devido a essa interação luz e elétron.
Um outro modo de entendermos isso seria por exemplo jogar bola de basquete contra a base de um prédio alto e grande. O que a bola de basquete iria interferir no prédio? NADA! Exatamente como a luz para com o celular ou o computador a sua frente, ela incide neles mas não interfere neles, pois as dimensões relativas do "Fóton" com o tamanho geral do seu Celular/Computador é insignificante!
Mas agora se jogarmos uma bola de basquete uma contra a outra, ai sim teremos uma alteração na outra bola de basquete, ela entrará em movimento... adquirirá energia cinética etc. Pois as dimensões do problema que estamos tratando agora são relativamente os mesmos. A mesma coisa se aplica a esse problema Fóton (luz) e elétron, e a várias outras partículas