O universo elegante

O QUE SÃO OS GRÃOS?

Planck não tinha uma justificativa para introduzir o conceito fundamental da

energia granulada. Além do fato de que funcionava, nem ele nem ninguém era

capaz de apresentar uma razão convincente para afirmar que o conceito

corresponde à verdade. Como disse o cientista George Gamow, é como se a

natureza permitisse que uma pessoa tomasse ou um copo inteiro de cerveja ou

então nada, mas nunca os valores intermediários. Em1905, Einstein encontrou uma

explicação e por causa disso ganhou o prémio Nobel de Física em 1921.

Ele desenvolveu a explicação ao estudar algo conhecido como efeito

fotoelétrico. Em 1887, o físico alemão Heinrich Hertz foi o primeiro a descobrir que

quando a radiação eletromagnética — a luz — incide sobre certos metais, estes

emitem elétrons. Isso por si só não constitui nada de particularmente notável. Os

metais têm a propriedade de que alguns dos seus elétrons ligam-se aos átomos de

maneira tênue (e por isso são tão bons condutores de eletricidade). Quando a luz

incide sobre a superfície metálica, ela perde energia. Isso é o que acontece também

quando ela incide sobre a sua pele, em conseqüênciado que você experimenta a

sensação de calor. Essa energia transferida agita os elétrons do metal, e alguns dos

que têm as conexões mais tênues podem ser expelidosda superfície. As

características estranhas do efeito fotoelétrico tornam-se perceptíveis quando se

estudam mais detalhadamente as propriedades dos elétrons expelidos. À primeira

vista, você poderia supor que à medida que a intensidade da luz — o seu brilho —

aumenta, a velocidade dos elétrons expelidos tambémaumentaria, uma vez que a

onda eletromagnética incidente tem mais energia. Mas isso não acontece. O que

aumenta é o número dos elétrons expelidos, enquantoa velocidade permanece

constante. Por outro lado, observou-se experimentalmente que a velocidade dos

elétrons expelidos de fato aumenta com o aumento dafreqüência da luz incidente.

Do mesmo modo, a velocidade diminui quando a freqüência da onda diminui. (Para

as ondas eletromagnéticas da parte visível do espectro, o aumento da freqüência

corresponde à variação da cor, do vermelho para o laranja, o amarelo, o verde, o

azul, o anil e finalmente o violeta. As freqüênciasmais altas que a do violeta não são

visíveis e correspondem ao ultravioleta e a seguir aos raios X; as freqüências mais

baixas que a do vermelho tampouco são visíveis e correspondem à radiação

infravermelha). Com efeito, se reduzimos progressivamente a freqüência da luz,

chegamos a um ponto em que a velocidade dos elétrons emitidos cai para zero e

eles deixam de ser expelidos da superfície, mesmo que a luz emitida tenha uma