Se houvesse uma resposta simples sobre o peso da luz, todos nós saberíamos. Provavelmente haveria algum tipo de rima do ensino fundamental para nos ajudar a lembrar o número exato, muito parecido com nossa cantiga útil sobre 1492 e o azul do oceano.

Em vez disso, ainda estamos perguntando:"A luz é matéria ?" e deve percorrer meias-respostas e conceitos complicados, como ondas de luz e ondas eletromagnéticas, e terminar em uma resposta que é algo como:"Hum, meio que pesa um pouco, mas não como as coisas normais pesam". um jingle terrível para cantar no parquinho.


Conteúdo

1. A dualidade onda-partícula
2. Fótons e massa
3. Radiação Eletromagnética

A dualidade onda-partícula

Sabemos agora que a luz é uma partícula e uma onda. No século XVII, Sir Isaac Newton propôs a teoria corpuscular da luz, sugerindo que a luz consistia em pequenas partículas. No entanto, sua teoria não levava em conta fenômenos como a difração.

Os primeiros experimentos realizados por cientistas como Thomas Young no século 19 demonstraram que a luz apresenta um comportamento ondulatório. Um experimento de fenda única demonstrou a natureza ondulatória da luz ao passar por uma fenda ou abertura estreita.



Uma onda de luz também pode interferir em outra, criando padrões de faixas claras e escuras. Esta natureza ondulatória da luz é fundamental para a compreensão de fenômenos como difração e interferência.

Mais tarde, experiências conduzidas por Albert Einstein e Max Planck mostraram que a luz também pode comportar-se como partículas discretas, agora conhecidas como fotões. Os fótons são feixes de energia que carregam impulso e podem até exercer pressão quando interagem com a matéria, um fenômeno conhecido como pressão de radiação.

Fótons e massa

Agora os fótons têm massa? Os fótons são a menor medida de luz e não, eles não têm massa. Então isso é fácil – os fótons constituem a luz e não têm massa; portanto, a luz não tem massa e não pode pesar nada, certo?

Não tão rápido. Porque os fótons têm energia – e, como Albert Einstein nos ensinou, a energia é igual à massa de um corpo, multiplicada pela velocidade da luz ao quadrado. Como os fótons podem ter energia se não têm massa? (Imaginamos Einstein pensando em fótons em relação à massa e encolhendo os ombros, esperando que ninguém notasse a discrepância.)



Na verdade, o que Einstein estava provando é que energia e massa poderiam ser a mesma coisa – toda energia tem alguma forma de massa. A luz pode não ter massa de repouso (ou invariante) – o peso que descreve o peso de um objeto.

Mas devido à teoria de Einstein (e ao facto de a luz se comportar como se tivesse massa, na medida em que está sujeita à gravidade), podemos dizer que massa e energia existem juntas. Nesse caso, chamaríamos isso de massa relativística – massa quando um objeto está em movimento, em oposição a quando está em repouso [fonte:Gibbs].

Portanto, nossa resposta é um monte de sim e não. A luz tem massa que pode ser pesada na balança do banheiro? Certamente não.

Mas é uma fonte de campos gravitacionais, então poderíamos dizer que uma caixa de luz pesa mais do que uma caixa sem luz – desde que você se sinta confortável em entender que o “peso” que você está medindo é uma forma de energia e não , digamos, libras ou quilogramas [fonte:Ask the Van].

Radiação Eletromagnética

A luz é uma forma de radiação eletromagnética. O espectro eletromagnético abrange uma vasta gama de comprimentos de onda, desde ondas de rádio até raios X e raios gama. A luz visível, a porção do espectro detectável pelo olho humano, consiste em cores que variam com diferentes comprimentos de onda. A energia luminosa é a energia que uma onda eletromagnética carrega no espectro visível da luz.

A radiação eletromagnética pode transmitir energia através do espaço sem a necessidade de um meio. Esta propriedade distingue a luz e outras ondas eletromagnéticas das ondas mecânicas, como as ondas sonoras, que requerem um meio material para viajar.



Este artigo foi atualizado em conjunto com a tecnologia de IA, depois verificado e editado por um editor do HowStuffWorks.

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Fontes

• Pergunte à Van. "Como a luz tem impulso sem massa?" Departamento de Física da Universidade de Illinois em Urban-Champaign. 2014. (25 de junho de 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1424
• Pergunte à Van. "Peso da luz." Departamento de Física da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. 2014. (25 de junho de 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=1395
• Pergunte à Van. "Fótons, massa, gravidade, luz, massa de repouso, massa invariante, energia, momento." Departamento de Física da Universidade de Illinois em Urban-Champaign. 2014. (25 de junho de 2014) http://van.physics.illinois.edu/qa/listing.php?id=16351
• Gibbs, Philip, Carr, Jim e Koks, Don. e outros. "O que é massa relativística?" Perguntas frequentes sobre física e relatividade. 2012. (25 de junho de 2014) http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SR/mass.html
• Gibbs, Philip. "A luz tem massa?" Perguntas frequentes sobre física e relatividade. 1997. (25 de junho de 2014) http://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html
• Newton. "Luz solar e peso." Laboratório Nacional de Argonne. Junho de 2012. (25 de junho de 2014) http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/phy00/phy00644.htm
• UCSB ScienceLine. "Eu queria saber se a luz..." Universidade da Califórnia em Santa Bárbara. (25 de junho de 2014) http://scienceline.ucsb.edu/getkey.php?key=2976
• Whitlock, Laura. "Pergunte a um astrofísico." NASA. (25 de junho de 2014) http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/961102.html

Perguntas frequentes sobre peso leve

A luz tem peso?

Tipo de. Toda energia tem alguma forma de massa e a luz não é exceção. Portanto, a luz tem peso, mas não o tipo de massa que se pode pesar numa balança de casa de banho.

Qual ​​é a massa da luz?

Não há uma resposta clara para isso. A luz é formada por fótons que se movem para formar o brilho que vemos. Os próprios fótons não têm massa própria, mas têm energia quando se movem, o que a teoria da relatividade de Einstein diz essencialmente que poderia ser a mesma coisa.

A gravidade afeta coisas sem massa?

A gravidade afeta quase tudo que transporta energia, até mesmo uma partícula sem massa. É por isso que a energia gravitacional da matéria escura pode mudar o caminho da luz no espaço.

Por que a luz é afetada pela gravidade?

A gravidade é a força que curva a luz e a curva para dentro ou para fora. A luz diminui e se curva quando enfrenta objetos massivos, o que é conhecido como lente gravitacional.

Qual ​​é o peso da eletricidade?

Se você considerar a eletricidade na forma dos elétrons que a compõem, ela pesa um pouquinho. O peso é insignificante, cerca de um grama por 1.000.000.000 de joules avaliado em um volt.