Luz Coerente e Incoerente
Você já notou como o raio de luz é claramente definido quando o caixa do supermercado usa um scanner? O laser do scanner produz um fluxo de luz constante e focalizado. Este é um exemplo de luz coerente . Seus fótons , ou partículas de energia luminosa, possuem a mesma frequência e suas ondas estão em fase umas com as outras. Quando você usa uma lanterna para iluminar um porão escuro, por outro lado, a fonte de luz é difusa e não se assemelha ao fluxo constante de luz produzido por um laser. Aqui, os fótons não têm a mesma frequência e as ondas não estão em fase uma com a outra. Chamamos isso de uma forma de luz incoerente .
Esses tipos de luz, ou radiação eletromagnética , são apenas uma forma de luz que podemos ver com nossos olhos. Existem também formas de luz que são invisíveis aos nossos olhos e possuem diferentes comprimentos de onda, incluindo raios gama, raios X, raios ultravioleta, luz infravermelha, microondas e ondas de rádio. Com isso em mente, vamos explorar alguns termos e propriedades importantes da luz que envolvem os conceitos de luz coerente e incoerente.
Propriedades da luz
O termo luz, como é comumente usado, refere-se à luz que vemos com nossos olhos, mas isso compreende apenas uma parte do espectro eletromagnético . Este espectro inclui muitas formas de luz que se distinguem umas das outras por seus comprimentos de onda. A luz também é composta de campos magnéticos e elétricos, daí o termo » eletromagnético ».
Além da luz visível, você provavelmente está familiarizado com outra parte do espectro eletromagnético: os raios-x. Geralmente fazemos radiografias no dentista, onde podem auxiliar na detecção de cáries e doenças gengivais. É também a dose mais baixa que recebemos em nossa vida diária. Podemos nos referir a qualquer uma dessas ondas de luz no espectro como radiação eletromagnética ou energia que emana de um determinado ponto do espaço. E dependendo de sua fonte, eles podem ser descritos como luz coerente ou incoerente.
Essas diferentes fontes de luz compartilham algumas propriedades. Todas as ondas de luz contidas no espectro viajam à velocidade de 300 milhões de metros (186.000 milhas) por segundo; o símbolo científico para a velocidade da luz é c . Isso é verdade quer as ondas sejam coerentes ou incoerentes. Além disso, a velocidade da luz é constante em todo o universo conhecido, uma característica que foi descrita pela primeira vez por Albert Einstein em sua Teoria da Relatividade Especial em 1905.
A luz também pode existir tanto como onda quanto como partícula. Vimos isso na introdução, ao descrever as características físicas da luz coerente e incoerente. Essas partículas de luz, ou fótons, descobertas em 1905 por Einstein, contêm uma determinada quantidade de energia, ou quanta, que também contém uma certa frequência. O comprimento de onda da luz é a distância entre as cristas ou picos de uma onda ou entre os pontos mais baixos ou vales de uma onda.
A frequência de uma onda de luz está relacionada ao seu comprimento de onda. É inversamente proporcional ao número de vezes que um grupo de ondas específico passa por um determinado ponto em um segundo e é medido em ciclos por segundo. Assim, a quantidade de energia que um fóton possui é diretamente proporcional à sua frequência, mas inversamente proporcional ao seu comprimento de onda. Você pode visualizar esse conceito quando sintoniza sua estação de rádio favorita, que transmite em uma determinada freqüência, juntamente com um comprimento de onda associado de ondas de rádio que pode ser calculado. Essas ondas de luz também podem ser classificadas como coerentes ou incoerentes.
Resumo da lição
A luz em todas as formas existe tanto como uma onda quanto como uma partícula chamada fóton . A energia dos fótons para uma onda de luz específica é proporcional à sua frequência, mas inversamente proporcional ao seu comprimento de onda.
A luz coerente é uma forma de luz cujos fótons compartilham a mesma frequência e cujos comprimentos de onda estão em fase um com o outro. A luz de um laser, como o scanner de um caixa, é um exemplo perfeito. A luz incoerente não contém fótons com a mesma frequência e não possui comprimentos de onda em fase um com o outro. Esse tipo de luz é difusa, como a de uma lanterna, em vez de um fluxo constante de luz como acontece com um laser.
Embora usemos o termo comum «luz» para descrever a luz que vemos com nossos próprios olhos, também existem formas de luz, ou radiação eletromagnética , que não podemos ver, como raios gama, raios X e ondas de rádio. Juntas, essas formas visíveis e invisíveis de luz constituem o espectro eletromagnético . As formas de luz que caem em diferentes partes desse espectro possuem características que dependem principalmente de seu comprimento de onda e frequência. Todas as formas de luz viajam à velocidade de 300 milhões de metros (186.000 milhas) por segundo, escrita como c .