Modelul undelor electromagnetice ale luminii (așa cum a fost formulat de Maxwell) a fost unul dintre marile triumfuri ale științei secolului al XIX-lea. În 1887, când Heinrich Hertz a creat unde electromagnetice invizibile (ceea ce astăzi se numesc unde radio) pe o parte a unei camere și le-a detectat pe cealaltă parte, a inaugurat o nouă eră care a dus la era modernă a telecomunicațiilor. Experimentul său a condus în cele din urmă la tehnologiile televiziunii, telefoanelor mobile și rețelelor wireless de astăzi din întreaga lume.
Cu toate acestea, până la începutul secolului al XX-lea, experimente mai sofisticate au dezvăluit că lumina se comportă în anumite moduri care nu pot fi explicate prin modelul undelor. Cu reticență, fizicienii au trebuit să accepte că uneori lumina se comportă mai mult ca o „particulă” – sau cel puțin ca un pachet de energie autonom – decât ca o undă. Numim un astfel de pachet de energie electromagnetică foton.
Faptul că lumina se comportă ca o undă în anumite experimente și ca o particulă în altele a fost o idee foarte surprinzătoare și improbabilă. La urma urmei, bunul nostru simț spune că undele și particulele sunt concepte opuse. Pe de o parte, o undă este o perturbație repetitivă care, prin însăși natura sa, nu se află într-un singur loc, ci se răspândește. O particulă, pe de altă parte, este ceva ce poate fi într-un singur loc la un moment dat. Oricât de ciudat ar suna, însă, nenumărate experimente confirmă acum că radiația electromagnetică se poate comporta uneori ca o undă, iar alteori ca o particulă.
Pe de altă parte, poate că nu ar trebui să fim surprinși că ceva ce călătorește întotdeauna la „limita de viteză” a universului și nu are nevoie de un mediu prin care să se deplaseze s-ar putea să nu respecte ideile noastre de bun simț de zi cu zi. Confuzia pe care această dualitate undă-particulă a luminii a provocat-o în fizică a fost în cele din urmă rezolvată prin introducerea unei teorii mai complicate a undelor și particulelor, numită acum mecanică cuantică. (Acesta este unul dintre cele mai interesante domenii ale științei moderne, dar este în mare parte dincolo de scopul cărții noastre. Dacă sunteți interesați de el, consultați câteva dintre resursele sugerate la sfârșitul acestui capitol.)
În orice caz, ar trebui să fiți pregătiți acum pentru momentul în care oamenii de știință (sau autorii acestei cărți) discută uneori despre radiația electromagnetică ca și cum ar fi formată din unde, iar alteori se referă la ea ca la un flux de fotoni. Un foton (fiind un pachet de energie) transportă o cantitate specifică de energie. Putem folosi ideea de energie pentru a conecta modelele fotonic și undă. Câtă energie are un foton depinde de frecvența sa atunci când îl gândiți ca pe o undă. O undă radio de energie scăzută are o frecvență scăzută ca undă, în timp ce o rază X de energie ridicată la cabinetul stomatologic este o undă de înaltă frecvență. Printre culorile luminii vizibile, fotonii violet au cea mai mare energie, iar fotonii roșii au cea mai mică.
Verificați dacă legătura dintre fotoni și unde vă este clară. În exemplul de mai sus, care foton ar avea lungimea de undă mai mare ca undă: unda radio sau radiația X? Dacă ați răspuns că unda radio, ați avut dreptate. Undele radio au o frecvență mai mică, deci ciclurile de undă sunt mai lungi (sunt elefanți, nu ponei în miniatură).
Sursa: Astronomy 2e, by OpenStax, access for free at https://openstax.org. ©2020 Rice University, licența CC BY 4.0. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu, © 2025 MultiMedia Publishing
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2
Descoperă universul fizicii printr-o perspectivă fenomenologică captivantă!
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1
O explorare cuprinzătoare a fizicii, combinând perspective teoretice cu fenomene din lumea reală.
Lumina – Optica fenomenologică
Descoperă lumea fascinantă a fenomenelor optice!
Descoperă mai multe la MultiMedia
Abonează-te ca să primești ultimele articole prin email.
Lasă un răspuns