Talvez você não saiba, mas é nesta teoria que se alicerça toda a Física Moderna e, é a partir dela, que se consegue explicar o efeito fotoelétrico e se entende o comportamento "dual" (onda-partícula) da luz.
Nota: Artigo de 1989. Veja em artigos mais novos no site as descobertas feitas pela física quântica com especial atenção à nossa seção de notícias.
A explicação para a radiação proveniente do interior da cavidade de blocos de metal aquecidos foi um dos problemas insolúveis mais importantes no século passado. Físicos competentes, embasados na Teoria Clássica, tiveram apenas sucesso limitado.
Max Planck, um físico alemão, em 1900, supôs que os átomos das paredes da cavidade metálica se assemelhassem a pequenos osciladores eletromagnéticos, cada qual com uma frequência própria de oscilação. A partir daí fez duas hipóteses radicais:
1) Um oscilador tem uma energia que satisfaz a expressão:
E = n.h.f
onde:
f é a frequência de oscilação;
h = 6,62.1034 J.s, é uma das constantes fundamentais da Física Moderna, chamada hoje constante de Planck;
n, um número inteiro, chamado número quântico. Sabemos, atualmente, que a expressão correta da energia do oscilador é dada por:
E = (n + 1/2) f
2) Os osciladores não irradiam sua energia de modo contínuo, mas por pulsos ou "quanta”.
Esses quantas são emitidos ou absorvidos quando um oscilador passa de um de seus estados quantizados para outro.
É importante que você saiba que estas hipóteses eram tão radicais que o próprio Planck hesitou antes de aceitá-las, conforme suas próprias palavras: "Minhas fúteis tentativas de enquadrar o quantum dentro da Teoria Clássica perduraram por anos, tendo me consumido muito de meu esforço".
Fundamentado nessas hipóteses Planck deduziu a lei de radiação e, por isso, ganhou o Nobel de 1918.
Considera-se o marco da Física Quântica o dia 14 de dezembro de 1900, dia em que Planck expôs sua teoria à Sociedade de Física de Berlim.
Embora Planck tenha quantizado as energias dos osciladores, ele acreditava que a luz se propagava como onda eletromagnética.
Einstein, para explicar o efeito fotoelétrico, supôs que a luz, ao atravessar o espaço, não o faz como onda, mas sim como partícula. Com esta hipótese ele demonstra a impossibilidade de se utilizar a teoria ondulatória para explicar certos efeitos.
Um físico de renome como Milikan (descobridor da carga do elétron) classificava, segundo suas próprias palavras, como "audaciosa, para não dizer temerária", tal hipótese.
Para Einstein, as partículas transportavam energias bem definidas, os "fótons", sendo a energia de cada fóton denominada "quantum".
Einstein, em 1921; recebeu o Nobel não pela Teoria da Relatividade, mas por explicar o efeito fotoelétrico.
É interessante que o próprio Planck desaprovou o trabalho de Einstein de 1905 ao propor seu nome para membro da Sociedade de Física de Berlim, afirmando que se deveria desculpar uma pequena falta (luz como partícula) a um tão grande homem.
Com estas considerações você há de concordar conosco que Planck foi um quase relutante descobridor da Teoria Quântica.
A NATUREZA DUAL DA LUZ
Afinal a luz é onda ou partícula?
Considerando-se que a luz possui natureza ondulatória, consegue-se explicar muitos fenômenos, como os de interferência e difração da luz.
Contudo, para se explicar corretamente o efeito fotoelétrico, e outros, deve-se considerar a luz como de natureza quântica, conforme propôs Einstein.
Na ciência há vários exemplos de teorias que exigiram revisão, aperfeiçoamento e mesmo substituição, pois são os dados experimentais que confirmam as teorias.
No caso da luz, foi a primeira vez que duas teorias diferentes foram necessárias para explicar certos fenômenos.
Desta forma, surgiu a natureza dual da luz que, em certos fenômenos, se comporta como onda e em outros, como partícula.
