A questão de como a luz viaja pelo espaço é um dos mistérios perenes da física. Nas explicações modernas, é um fenômeno de onda que não precisa de um meio através do qual se propague. De acordo com a teoria quântica, ela também se comporta como uma coleção de partículas sob certas circunstâncias. Para a maioria dos propósitos macroscópicos, porém, seu comportamento pode ser descrito tratando-o como uma onda e aplicando os princípios da mecânica das ondas para descrever seu movimento.

Vibrações eletromagnéticas

Em meados do século XIX, a Escócia O físico James Clerk Maxwell estabeleceu que a luz é uma forma de energia eletromagnética que viaja em ondas. A questão de como ele consegue fazê-lo na ausência de um meio é explicada pela natureza das vibrações eletromagnéticas. Quando uma partícula carregada vibra, produz uma vibração elétrica que induz automaticamente uma vibração magnética - físicos muitas vezes visualizam essas vibrações ocorrendo em planos perpendiculares. As oscilações emparelhadas propagam-se para fora a partir da fonte; nenhum meio, exceto pelo campo eletromagnético que permeia o universo, é necessário para conduzi-los.

Um raio de luz

Quando uma fonte eletromagnética gera luz, a luz viaja para fora como uma série de esferas concêntricas espaçadas de acordo com a vibração da fonte. A luz sempre leva o caminho mais curto entre uma origem e um destino. Uma linha traçada da fonte até o destino, perpendicular às frentes de onda, é chamada de raio. Longe da fonte, as frentes de onda esféricas degeneram em uma série de linhas paralelas que se movem na direção do raio. Seu espaçamento define o comprimento de onda da luz, e o número de linhas que passam por um determinado ponto em uma determinada unidade de tempo define a freqüência.

A velocidade da luz

A freqüência com que uma fonte de luz vibra determina a freqüência - e o comprimento de onda - da radiação resultante. Isso afeta diretamente a energia do pacote de ondas - ou a explosão de ondas se movendo como uma unidade - de acordo com uma relação estabelecida pelo físico Max Planck no início do século XX. Se a luz estiver visível, a frequência de vibração determina a cor. A velocidade da luz não é afetada pela freqüência vibracional, no entanto. No vácuo, é sempre 299.792 quilômetros por segundo (186, 282 milhas por segundo), um valor indicado pela letra "c". De acordo com a Teoria da Relatividade de Einstein, nada no universo viaja mais rápido do que isso.

Refraction and Rainbows

A luz viaja mais devagar em um meio do que no vácuo, e a velocidade é proporcional a a densidade do meio. Essa variação de velocidade faz com que a luz se curve na interface de duas mídias - um fenômeno chamado de refração. O ângulo no qual ela se dobra depende das densidades dos dois meios e do comprimento de onda da luz incidente. Quando a luz incidente em um meio transparente é composta de frentes de onda de diferentes comprimentos de onda, cada frente de onda se inclina em um ângulo diferente, e o resultado é um arco-íris.