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O que eu quero fazer nesse vídeo é dar
uma introdução básica ao fenômeno da luz.
E a luz é, pelo menos para mim, misteriosa
porque em um certo nível ela realmente define nossa realidade
Ela pode ser a mais definidora característica da nossa realidade
Tudo que vemos, como nós percebemos a realidade tem como base
a luz sendo rebatida de objetos, ou desviando-se em volta de objetos ou difratando em torno de de objetos
e então sendo percebida por nossos olhos e então
enviando sinais para dentro do nosso cérebro, o qual cria modelos do nundo que vemos em torno de nós,
então a luz realmente é quase uma
característica definidora da nossa realidade, mas ao mesmo tempo,
quando você realmente se debruça para experimentar e observar a luz,
ela começa a ter um monte de misteriosas propriedades
e em grande parte a luz não é completamente compreendida ainda.
E provavelmente a coisa mais incrível a respeito da luz....
bem, de fato existem muitas coisas incríveis a respeito da luz.
Mas uma das coisas misteriosas é
quando você realmente se debruça sobre ela, e isso não ocorre somente com a luz,
isso ocorre com quase tudo, uma vez que você
chegue a um nível da mecânica quântica pequeno o suficiente,
a luz se comporta tanto como onda como quanto partícula.
E isso, que provavelmente não é tão intuitivo para você,
não é tão intuitivo para mim!
Na minha vida eu estou acostumado com certas coisas
se comportando como ondas, como ondas de som,
ou as ondas de um oceano.
E eu estou acostumado com certas coisas se comportando como partículas.
Como...bolas de basquete, ou...eu não sei...
Ou...minha xícara de café. Eu não estou acostumado com coisas
se comportando como onda e partícula!
E isso realmente depende de qual experimento
você faz e como você observa a luz.
Então, quando você a observa como uma patícula,
E isso surgiu do trabalho de Einstein sobre o efeito foto-elétrico.
E eu não entraria em detalhes aqui, talvez num futuro vídeo
quando nós começarmos a pensar a respeito de mecânica quântica.
Você pode ver a luz como um trem de partículas movendo-se à velocidade da luz.
Sobre as quais irei falar em um segundo...
Nós chamamos essas partículas de FÓTONS.
Se você vê a luz de outras formas
e você a vê mesmo quando vê um raio de luz
refratado por um prisma aqui, parece que é uma onda.
E ela tem as propriedades de uma onda.
Ela tem uma frequência e tem um comprimento de onda.
E como outras ondas, a velocidade dessa onda é a frequência vezes o comprimento da onda (v = f * lambda).
Agora, mesmo com isso, mesmo se você ignorar esse aspecto de partícula da luz,
se você apenas olhar para o aspecto de onda da luz é ainda fascinante porque
a maioria das ondas requer um meio material para viajar através.
Então, por exemplo: se eu penso
sobre como o som viaja através do ar.
Então deixe-me desenhar um monte de partículas de ar.
Partículas de ar bem aqui.
Eu vou desenhar uma onda de som viajando através das partículas de ar.
O que acontece numa onda de som é:
Você comprime algumas das partículas
e estas comprimem as outras próximas a elas.
E então você tem pontos no ar que têm pressão mais alta
e pontos que têm pressão mais baixa,
e você pode representar isso com um desenho.
Então nós temos alta pressão por aqui. Alta pressão, baixa pressão, alta pressão, baixa pressão...
E como essas coisas se chocam umas com as outras essa onda basicamente viaja
para a direita, e se você fosse desenhar isso
você veria esta forma de onda viajando para a direita.
Mas tudo isso é estabelecido, ou baseado nessa energia
viajando através de um meio material e eu estou acostumado a visualizar ondas dessa forma, mas a luz não precisa de meio material!
A luz não precisa de meio material
A luz irá na realidade viajar o mais rápido possível através do nada, através de um vácuo.
E ela irá viajar a uma velocidade inimaginavelmente alta: 3*10^8 m/s.
Apenas para lhe dar uma idéia disso:
Isso é 300 milhões de metros por segundo. Outra forma
de pensar sobre isso é: a luz levaria menos de um sétimo de segundo
para viajar em torno da terra, ou
viajaria em torno da terra mais de sete vezes em um segundo.
Então é inimaginavelmente rápida. E esse não é apenas um valor de velocidade super alto,
ou uma super velocidade, mas uma vez novamente
isso nos diz que a luz é algo fundamental para o nosso universo,
porque não é apenas uma velocidade incrivelmente alta, ela é A MAIOR velocidade,
não apenas conhecida pela física, mas POSSÍVEL na física.
Então mais uma vez algo que é não intuitivo para nós no nosso ambiente cotidiano.
Nós sempre imaginamos que: OK, se alguma coisa está indo a certa velocidade,
talvez se existir uma formiga se deslocando no topo dessa coisa
movendo-se na mesma direção que a "coisa" então a formiga estaria indo mais rápido.
Mas nada pode ir mais rápido que a VELOCIDADE DA LUZ.
É absolutamente impossível com base no nosso entendimento atual da física.
Então não é apenas uma velocidade alta, é a MAIS ALTA VELOCIDADE. É a maior velocidade possível.
E isso bem aqui é uma aproximação,
é na realidade 2,99 mais alguma coisa, alguma coisa vezes 10 elevado à oitava potência metros por segundo...
Mas 3 vezes 10 elevado à oitava potência é uma aproximação muito boa.
Agora vamos os espectro da luz visível e eu vou falar em um segundo
sobre o que está além do espectro visível.
Você provavelmente tem familiaridade com cores
e talvez você pense nas cores do arco-íris,
e o arco-íris realmente ocorre porque a luz do sol,
a luz branca, está sendo refratada por estas pequenas partículas de água.
e você pode ver isso de uma forma mais clara quando você vê
luz sendo refratada por um prisma por aqui.
E os diferentes comprimentos de onda da luz, então a luz branca
contém todos os comprimentos de onda visíveis.
Mas os diferentes comprimentos de onda são refratados de forma diferente por um prisma.
Então nesse caso os comprimentos de onda com frequência mais alta,
o violeta e o azul, são refratados mais, eles são desviados,
sua direção é mais desviada do que no caso dos comprimentos de onda de baixa frequência,
do que os vermelhos e os laranjas bem por aqui
E se você quer olhar para o comprimento de onda da luz,
luz visível, está entre 400 e 700 nanômetros.
E quanto maior a frequência, maior a energia dessa luz.
E isso realmente é discutido, quando você começa a falar
sobre a mecânica quântica disso.
Que a frequência mais alta significa que cada um desses fótons têm energia mais alta.
Eles têm uma maio habilidade para dar energia cinética para interagir com elétrons,
ou o que quer que eles precisem fazer.
Então frequência mais alta, deixe-me escrever isso:
MAIOR FREQUÊNCIA significa MAIOR ENERGIA
Agora, e continuo fazendo referência a essa idéia da luz visível.
E você pode dizer: "O que está além da luz visível?"
E o que você vai descobrir é que a luz é apenas uma parte
de um fenômeno muito mais abrangente que é apenas uma parte
que conseguimos observar.
E se nós queremos alargar a discussão um pouquinho.
A luz visível é apenas, na realidade, parte de um espectro eletromagnético.
Então a luz é realmente apenas radiação eletromagnética.
Radiação eletromagnética
E tudo o que eu disse agora a você sobre a luz,
ela tem uma propriedade de onda e tem propriedades de partícula,
Isso não é específico para a luz visível.
Isso é verdade para toda radiação eletromagnética
Então a baixas frequências, ou comprimentos de onda muito grandes,
nós estamos falando sobre coisas como ondas de rádio,
as coisas que tornam possível uma rádio alcançar o seu carro,
as coisas que tornam possível seu telefone celular
comunicar-se com torres de telefonia.
Microondas, a coisa que começa vibrando moléculas de água na sua comida
para que as moléculas se aqueçam.
Infravermelho, o qual nosso corpo emite
e é a maneira pela qual é possível detectar pessoas através de paredes com câmeras infravermelhas.
Luz visível...luz ultravioleta, a luz UV
vindo do sol que irá lhe provocar queimaduras de pele.
Raios x ! A radiação que nos permite ver
através do material macio e apenas visualizar os ossos.
Raios gama! A super alta energia que vem dos quasares
e outros tipos de fenômenos físicos.
Todos esses são exemplos da mesma coisa!
Simplesmente acontece de percebermos certos tipos de frequência disso como luz visível!
E você pode dizer: "Ei, Sal, como é que
nós apenas percebemos certas frequências disso?
Como é que nós vemos apenas estas frequências?"
E eu irei explicar o seguinte...
Literalmente nós podemos ver essas frequências com nossos olhos e sem qualquer instrumento.
E a razão, ou pelo menos minha melhor suposição de razão para isso é:
Que essa é a frequência na qual o sol emite muita radiação eletromagnética.
Então essa radiação está iluminado a terra,
e como um espécie você quis observar as coisas
baseado na energia refletida, uma energia eletromagnética refletida,
é mais útil ser capaz de perceber as coisas
onde existe mais radiação eletromagnética.
Então é possível que em outras realidades ou outros planetas
Existam espécies que percebam mais na faixa ultravioleta
ou faixa infravermelha.
Ou mesmo na terra existem alguns seres vivos
que têm melhor desempenho de visão nos dois extremos da faixa.
Mas nós vemos realmente bem na parte do espectro
onde o sol simplesmente lança muita radiação sobre nós.
Agora vou terminar por aqui, penso que esta é uma boa visão geral da luz.
E se qualquer dessas coisas parecem não intuitivas
ou intimidadoras ou de alguma forma confusas
essa dualidade onda-partícula, essa idéia de
transferência de energia através do nada,
se isso parece não intuitivo: Não se preocupe!
Isso parece não intuitivo até mesmo para o melhor dos físicos.
Então você já está na fronteira do pensamento da física!