Certamente você já ouviu falar de fótons. Muitas vezes é falado no campo da química e outras vezes na física, mas o que é realmente um fóton? É uma partícula de luz que se propaga no vácuo e se move. É o fóton que faz com que a radiação eletromagnética se mova de um ponto a outro nas diferentes maneiras como podemos vê-lo.
Não perca todas as informações relacionadas ao fóton. Explicamos em detalhes as características, descobertas e avanços que os fótons deram à ciência. Você quer saber mais?
O que é um fóton?
Isso é algo complexo para explicar bem em uma única frase, como fizemos acima na introdução. É uma partícula elementar e primária, por assim dizer, capaz de se mover através do vácuo, transportando toda a radiação eletromagnética. A palavra fóton vem de foto, que significa luz. Ou seja, um fóton também é luz. Não estamos falando apenas de radiação eletromagnética quando nos referimos aos nocivos raios ultravioleta, raios gama do espaço ou luz infravermelha.
Deve ser lembrado que dentro do espectro eletromagnético temos uma área que conhecemos como luz visível. Essa área se move entre 400 e 700 nm e é o que nos faz ver toda a gama de cores entre o vermelho e o azul.
Como já dissemos, é muito complexo definir a palavra fóton dessa maneira. Na verdade, na maioria das vezes, esse termo é usado diariamente, ele é mal utilizado. O que vamos dizer com certeza é que é uma partícula cuja massa permanece estável. Graças a esta estabilidade, é capaz de viajar no vácuo a uma velocidade constante. Embora possa parecer irreal ou direto da manga, os fótons podem ser analisados em níveis microscópicos e macroscópicos. Ou seja, quando vemos um raio de luz entrando por uma janela, sabemos que os fótons estão passando por lá.
Além disso, ao viajar através de um vácuo carregando radiação eletromagnética, ele o faz enquanto mantém todas as suas propriedades ondulatórias e corpusculares. Quer dizer, pode funcionar como se fosse uma onda. Por exemplo, se realizarmos uma refração em uma lente de óculos, a passagem dos fótons é semelhante à de uma onda. Quando o fóton finalmente atinge a matéria depois de viajar através do vácuo, ele permanecerá como mais uma partícula que mantém todos os seus poder inalterado.
Propriedades e descoberta
Se fizermos o experimento com uma lente, só podemos refletir um fóton durante todo o processo refratário. Durante a realização do experimento, você pode ver como o fóton é capaz de agir como uma onda e interferir em si mesmo. No entanto, embora se comporte como uma onda, não perde as características que a tornam uma partícula. Ou seja, possui uma posição específica e uma quantidade de movimento que pode ser quantificada.
Podemos medir as propriedades que possui como onda e como partícula ao mesmo tempo, pois fazem parte do mesmo fenômeno. Esses fótons não podem ser localizados no espaço.
Certamente estão pensando isso quem sabe o que estou dizendo, porque tudo parece muito complicado. Vamos conhecer melhor como o fóton foi descoberto para esclarecer algumas coisas. Como sabemos, Albert Einstein foi um grande físico (senão o melhor de todos os tempos) e dedicou parte de seus estudos aos fótons. Foi ele quem nomeou essas partículas que chamou de quantum de luz.
Isso aconteceu no início do século XX. Einstein estava tentando explicar as observações experimentais que não combinavam com as investigações que tinham da luz. E pensava-se que a luz atuava como uma onda eletromagnética e não como um fluxo de partículas chamadas fótons (embora estes por sua vez possam se comportar como ondas).
Foi então que Einstein foi capaz de redefinir o termo quantum de luz e aceitar que a energia que a luz possui é totalmente dependente de sua frequência. Além disso, a matéria sobre a qual a luz é depositada e a radiação eletromagnética transportada pelos fótons estão em equilíbrio térmico (Conseqüentemente, a luz pode aquecer superfícies e objetos).
Físicos que ajudaram na descoberta do fóton
Como isso não é algo fácil de analisar e investigar (e menos com a tecnologia que existia no século XX e anteriores), foi graças às pesquisas de alguns físicos importantes que a luz ficou conhecida como partícula e não como ondas.
Um dos físicos em quem Einstein confiou para derivar sua teoria foi Max Planck. Este cientista teve que trabalhar em todos os aspectos da luz e definiu-os pelas equações de Maxwell. O problema que ele não conseguia resolver era por que a luz projetada nos objetos chegava em pequenos grupos de energia.
Quando Einstein apresentou uma teoria diferente com relação ao que estava acostumado, ela teve que ser testada. Na verdade, eles sabiam, por meio do efeito Compton, que a hipótese de que a luz era composta de fótons era verdadeira.
É mais tarde quando, em 1926 físico Gilbert Lewis mude a denominação de quanta de luz por fóton. Esta palavra vem da palavra grega para luz, por isso é perfeita para descrevê-la.
Dinâmica e operação hoje
Os fótons podem ser emitidos de várias maneiras. Por exemplo, se uma partícula é acelerada com carga elétrica, sua emissão é diferente, pois possui outros níveis de energia. Podemos remover o fóton, fazendo-o desaparecer com sua antipartícula. Desde a descoberta desses cientistas mencionados, a compreensão dos fótons mudou enormemente.
No momento, as leis da física são quase simétricas no espaço e no tempo, então todos os estudos que são realizados sobre essas partículas de luz são muito exatos. Portanto, uma vez que todas as propriedades são conhecidas em detalhes, elas servem para o microscopia de alta resolução, fotoquímica e até mesmo para a medição das distâncias entre as moléculas.
Como você pode ver, vários estudos realizados há mais de um século nos ajudam a continuar avançando com a ciência hoje.