Interprétation – discussion

A luz é a nossa experiência visual à nascença. O que vemos pela primeira vez provoca-nos uma impressão profunda. Assim a criança, para quem cada coisa é uma novidade, experimenta a realidade do mundo. É atraída pela luz. Todo o conhecimento primário que adquira sobre a luz ficará registado no seu cérebro.

Os nossos antepassados podem ter observado um fragmento de luz que incidia nas paredes das cavernas, filtrado através de alguma abertura. Ao longo dos anos notaram que esse raio de luz se deslocava um pouco cada dia, mas regressava sempre ao mesmo ponto todos os anos.

Em quase todas as civilizações primitivas o Sol foi considerado a causa da vida e o responsável pelos eventos na Terra.

Os primeiros astrónomos teriam sido os pastores que observavam o céu, procurando sinais da mudança das estações. As noites claras, ter-lhes-iam dado oportunidade para identificar figuras conhecidas, e reparar nos movimentos dos corpos celestes mais brilhantes.

Ao que se sabe, destas primeiras observações, surgiram os métodos de contagem, a astronomia e a matemática.

Construíram-se círculos de pedra, para comemorar a ordem superior dos céus, como um facto sagrado. As paredes dos abrigos foram perfuradas para permitir que o Sol incidisse numa área “sagrada” na altura do solstício.

Não tinham uma ideia clara de como o Sol produzia luz, nem de como se deslocava no céu. Adoravam o Sol como um deus e tentavam garantir a sua permanência.

Durante milhares de anos, os edifícios religiosos – templos, igrejas, kivas, mesquitas – encheram tanto o venerador como o visitante com sentimentos de reverência e consciência espiritual, e pode sentir-se a mesma reacção em relação a muitas construções seculares.

Através dos tempos chegaram-nos várias referências nos escritos dos filósofos gregos sobre as teorias da luz. Pitágoras (séc.VI a.C.), por exemplo, admitia que a luz era constituída por raios que saíam dos olhos. Assim a sensação de visão ocorria quando os raios tocavam os objectos. Outros filósofos, como Epicuro (séc.III a.C.), consideravam a luz como tendo origem em fontes exteriores que emitiam raios que eram reflectidos pelos objectos e penetravam nos olhos, originando a sensação de visão. A teoria de Epicuro só teve aceitação universal, a partir do século X, devido ao esforço do matemático e físico árabe Alhazen71.

Ao longo da História foram surgindo várias teorias da luz e da visão, mas só no século XVII é que se começam a estabelecer teorias baseadas no método científico, de modo a explicar o comportamento da luz, e a desenvolverem-se as tecnologias ópticas.

Em finais do século XVII, Isaac Newton (1642-1727), cujo trabalho dominou a física durante quase dois séculos, publicou dois dos mais importantes livros científicos escritos desde sempre: “Principia” (1687) que explicava as suas leis de movimento, a teoria da gravitação e “Óptica” (1704), que investigava a luz. Ele pensava que a luz podia ser feita de partículas ou de ondas e não quis excluir qualquer das hipóteses.

Christiaan Huygens (1629-1695), matemático e físico, rejeitava a teoria das partículas, no seu livro “Tratado da Luz”, publicado em 1690. Entendia que a luz só se podia deslocar tão rápidamente sendo feita de ondas. Huygens sugeria que as ondas de luz eram transportadas pelo “éter”, uma substância invisível e sem peso que existia no ar e no espaço. No Princípio de Huygens, ele mostrava que cada ponto de uma onda se podia considerar origem de ondulação própria que

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em conjunto formava uma frente ondulatória. Esta ideia dava uma explicação simples da refracção72.

Thomas Young (1773-1829) e Augustin Fresnel (1788-1827) desenvolveram estas ideias da teoria ondulatória da luz. As primeiras teorias consideravam que a luz era, assim como o som, uma onda longitudinal.

Em 1817 Young propôs que deveria ser uma onda transversal.

Em 1865, James Clerk Maxwell (1831-1879) utilizou a matemática para explicar as relações entre a electricidade e o magnetismo, demonstrando que têm uma relação tão estreita que frequentemente actuam em conjunto – o electromagnetismo.

Maxwell constatou que se fizesse variar o fluxo de corrente alternando ambos os sentidos, essa variação provocava a emissão de ondas electromagnéticas que se propagavam a uma enorme velocidade. Os seus cálculos mostravam que essas ondas electromagnéticas se deslocavam à velocidade da luz. Concluiu que a própria luz era uma forma de onda electromagnética.

Max Planck (1858-1947) considerou que a energia não era uma radiação contínua mas sim que estava dividida em pequenas quantidades ou “quanta”. Ela é produzida nessas pequenas quantidades ou “quanta”, por causa da estrutura dos átomos. A sua unidade ou quantum é chamada de fotão73.

Em 1905, a teoria corpuscular de Newton foi retomada e reformulada por Einstein ao dar uma explicação fisicamente satisfatória do efeito fotoeléctrico. Com o aparecimento da Mecânica Quântica, a compreensão da natureza e fenomenologia da luz, teve um grande impulso.

A interpretação de um fenómeno electromagnético pode ser feita usando na sua descrição termos de onda ou de partícula, que dependem da facilidade na descrição, interpretação ou aplicação do fenómeno em causa74.

Sabe-se que a luz é constituída por corpúsculos e por ondas.

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Hecht, Eugene, Óptica, Edição da Fundação Calouste Gulbenkian, Lisboa, 1991, p.4.

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Unterseher, F.; Hansen, J.; Schesinger, B., The Holography Handbook, Ross Books, 1982, p. 302.

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Fazendo um gráfico que mostre a variação da intensidade da energia de um fotão e da maneira como se move através do espaço e do tempo, vê-se que forma uma onda sinusoidal.

Fig.31- Representação esquemática de uma onda sinusoidal: a) no tempo, para um ponto fixo no espaço; b) no espaço, para um dado instante.

Aquilo a que geralmente se chama Luz é uma forma de energia a que o nosso sistema visual é sensível. Os fenómenos de propagação dessa energia através do espaço e do tempo são explicados segundo um modelo ondulatório, em que a luz se propaga de forma similar à das ondas que uma pedra produz quando cai na superfície calma de um lago.

Essas ondas são concêntricas e aumentam desde o ponto em que a pedra bate na água, deslocando-se com uma certa velocidade e com distância constante entre as suas cristas.

Chama-se comprimento de onda a essa distância entre as cristas e corresponde a um ciclo de oscilação completo. O número de oscilações por segundo ou frequência, está relacionado com a velocidade de propagação e com o comprimento de onda. A amplitude é a altura máxima da crista em relação ao nível da água. Por vezes esta amplitude está acima do nível da água, sendo considerada positiva e quando está abaixo deste nível é negativa. A intensidade da onda é uma medida de quantidade de energia e é proporcional ao quadrado da

amplitude. No caso das ondas luminosas corresponde ao brilho (intensidade) da luz.

Três das mais importantes características da luz são a de que ela se desloca em linha recta, a de que pode ser reflectida e a de que pode ser desviada quando passa de um para outro meio.