Você sabia que existe um mundo onde os objetos podem estar em milhares de lugares ao mesmo tempo? Onde você não pode medir a posição exata de um objeto, não importa o quanto você tente? Onde objetos localizados em extremidades opostas do universo po...
Durante séculos, físicos de todas as partes do mundo estavam num debate sobre a natureza da luz e por muitos anos houveram dois grupos entre eles. Apoiadores do primeiro grupo acreditavam que a luz era uma onda, enquanto os membros do outro grupo acreditavam que a radiação eletromagnética tinha a natureza de uma partícula. No entanto, a mecânica quântica mostrou que nenhum dos grupos estava completamente certo e que a resposta real para essa questão é muito mais estranha e complicada do que qualquer pensador contemporâneo poderia ter imaginado.
O experimento de Young, também conhecido como experimento da fenda dupla, é um experimento relativamente simples. Ele foi usado no século XIX para provar que a luz exibe as propriedades de uma onda. Esse experimento explora duas propriedades específicas das ondas:
1. Se uma onda encontra uma pequena abertura, ela dobra. Esse fenômeno se chama difração. O tamanho da abertura tem que ser comparável com o comprimento de onda da onda para que a difração ocorra.
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Esquema da difração - uma onda dobra após passar por uma fenda entre duas paredes.
2. Quando duas ondas se encontram, elas não colidem, mas sim fortalecem ou enfraquecem uma a outra dependendo de qual é o deslocamento ("altura") de ambas as ondas. Esse fenômeno é chamado de interferência. Por exemplo, quando duas ondas com deslocamentos opostos se encontram (a crista de uma encontra o vale da outra), elas se cancelam. Se as ondas se interferindo enfraquecem uma a outra, dizemos que houve interferência destrutiva. O oposto de interferência destrutiva é interferência construtiva (as ondas fortalecem uma a outra).
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Esquema de interferência construtiva - duas ondas fortalecem uma a outra.
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Esquema de interferência destrutiva - duas ondas enfraquecem uma a outra.
No experimento da fenda dupla, duas fendas, muito próximas uma da outra, são usadas. A luz passa por ambas as fendas e se espalha para o meio atrás da abertura graças a difração. Devido a pequena distância entre as fendas, as ondas da primeira fenda se encontram com as ondas da segunda fenda e ocorre interferência. Se pusermos um prato detectando a posição dos feixes de luz que o acertam, cria-se um padrão específico, o chamado padrão de interferência, que consiste em listras claras e escuras. As listras claras no prato se localizam em lugares onde ocorre interferência construtiva (as ondas se fortalecem, aumentando a intensidade da luz incidente nesses lugares) e as listras escuras são causadas pela interferência destrutiva (as ondas se enfraquecem, diminuindo a intensidade da luz). Se a luz não exibisse as propriedades de uma onda, os padrões de interferências jamais seriam criados.
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Esquema do experimento de Young - a luz passa por duas fendas e a difração ocorre. Depois, a onda de uma fenda interfere a onda da outra fenda e o padrão de interferência é criado no prato. Atrás do prato de detecção, há um gráfico mostrando a quantidade de luz incidente em certas partes do mesmo. O gráfico mostra que entre as fendas, ocorre interferência construtiva. Em áreas diretamente atrás das fendas, a interferência destrutiva prevalece.
O experimento de Young é um experimento simples que demonstra a natureza de onda da radiação eletromagnética. A versão original desse experimento não é relacionada a mecânica Quântica, mas usando sua modificação, podemos facilmente provar alguns fenômenos estranhos do micromundo, como veremos nos próximos capítulos.
