A Revolução Quântica - Parte II

A ideia (de Planck) de que a energia tem de estar quantificada em pacotes bem definidos tinha tanto de elegante como de impensável. Ao longo do século XIX nunca ninguém tinha posto em causa a súmula do saber científico. No entanto, bastou correr o primeiro ano do novo século para que tudo mudasse na Física. No entanto, foram as propostas de Planck que estiveram na base das mais maravilhosas explicações em Física.

Uma das mais espantosas explicações relacionadas com essa nova abordagem da Física foi proposta do Albert Einstein - a explicação do efeito fotoeléctrico. A primeira vez que o fenómeno foi observado experimentalmente foi em 1839, pelo físico francês Alexandre Becquerel. Estranhamente, quando se fazia incidir luz ultravioleta em metais, verificava-se a produção de corrente eléctrica. A experiência de Becquerel foi confirmada, em 1887, pelo alemão Heinrich Hertz, – que mediu faíscas causadas pela incidência de radiação ultravioleta entre placas  – e pelo britânico Joseph Thomson.

Alexandre Becquerel

Sempre se notou que o fenómeno ocorria quando era utilizada radiação ultravioleta, porém, quando se utilizava luz vermelha, por exemplo, tal fenómeno não era verificado experimentalmente. Em certo sentido, parecia que era necessário atingir uma certa frequência para que o fenómeno ocorresse ou, dito de outra forma, era necessário uma energia mínima para que o efeito fotoeléctrico se verificasse. O saber científico dos físicos do século XIX terminava aqui. Quando era necessário explicar o mecanismo através do qual o efeito sucedia, havia um enorme vazio científico.

No entanto, um modesto avaliador de patentes do Gabinete Suíço de Patentes haveria de mudar o rumo da história. Em 1905, no annus mirabilis de Albert Einstein, este teve uma ideia radical para explicar o efeito fotoeléctrico. Einstein imaginou que poderia ousar tratar a luz da mesma maneira que Planck tratou a energia. Assim como Planck propôs que a energia estava finamente dividida em pacotes definidos (os quanta), Einstein propôs que a luz também pudesse estar dividida em pequenos pacotes energéticos (aquilo a que viria a ser chamado mais tarde de fotões).

Albert Einstein

Desta forma elegante, Einstein disse que cada fotão transporta consigo uma determinada energia, que é função da sua frequência, e que um fotão arranca um e um só electrão. Ora, fotões de frequências mais baixas possuem uma energia mais baixa e, por isso, não conseguiam arrancar o electrão da superfície do metal. No entanto, quando se aumentava a frequência dos fotões emitidos, a sua energia era superior e, como consequência, havia energia suficiente para arrancar o electrão da superfície do metal. O excedente energético era compensado pela energia cinética do electrão extraído ao metal.

Esquema do mecanismo do efeito fotoeléctrico

Esta ideia era sublime e invulgarmente radical. No entanto, ela foi encarada durante muitos anos com descrença pela comunidade científica. Einstein tinha, com a sua proposta de explicação do efeito fotoeléctrico, abalado um dos pilares da Física do século XIX – a radiação era considerada de natureza puramente ondulatória.

Todavia, a ideia de Einstein começou, aos poucos, a ser aceite devido a sucessivas experiências que comprovavam a sua explicação radical. Este foi o trabalho que valeu a Albert Einstein o Prémio Nobel da Física em 1921.

Mas, será que os físicos ficaram satisfeitos com a ideia de que a luz era um conjunto de partículas, ao invés de uma onda? Como explicar os efeitos ondulatórios da luz, face a estas novas constatações? Isso são matérias que serão consideradas em "A Revolução Quântica – Parte III".

Baseado no livro 50 Ideias De Física Que Precisa Mesmo De Saber de Joanne Baker.