As idéias de Newton sobre a natureza da luz e as cores dos corpos



Sir Isaac Newton
(1642-1727)

    - Embora os trabalhos de Newton relacionados com a Mecânica tenham sido aqueles que lhe deram maior renome, os estudos e teorias que ele elaborou no campo da Ótica foram também muito importantes. Em sua obra, “Opticks”, publicada em 1704, Newton desenvolve um estudo bastante amplo sobre os fenômenos luminosos. Duas das idéias defendidas por Newton neste tratado serão apresentadas e comentadas a seguir : sua concepção sobre a natureza da luz e uma teoria das cores dos corpos.

   - Origem da polêmica Newton X Huyghens – Desde a Antiguidade alguns filósofos gregos acreditavam que a luz fosse constituída de pequenas partículas, propagando-se em linha reta com velocidade muito grande. Estas idéias prevaleceram durante vários séculos até que, por volta de 1500, Leonardo da Vinci, percebendo a semelhança entre a reflexão da luz e o fenômeno do eco, levantou a hipótese de que a luz, como o som, poderia ser um tipo de movimento ondulatório.



Christian Huyghens

                                               (1629 - 1695)

 

    Estas duas concepções sobre a natureza da luz deram origem, no século XVII, a duas grandes correntes do pensamento científico: uma delas, liderada por Newton, favorável à idéia de que a luz era constituída de partículas (modelo corpuscular da luz) e a outra, tendo à frente o físico holandês C. Huyghens, defendendo a hipótese de que a luz seria uma onda (modelo ondulatório da luz) . Esta divisão de opiniões provocou uma intensa polêmica entre estes dois eminentes cientistas, que se tornou célebre na história da Física. Um esclarecimento para esta disputa só veio a ser alcançado no século XIX, muitos anos após a morte de Huyghens e de Newton.

   -  O modelo corpuscular da luz – Tentando justificar o seu modelo corpuscular, Newton chamou a atenção para o fato de que pequenas esferas, colidindo  elasticamente contra uma superfície lisa, são refletidas de tal modo que o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão, exatamente como acontece com a luz. Portanto, em relação ao fenômeno da reflexão, é valido considerar um feixe de luz como constituído por um conjunto de partículas que se refletem elasticamente ao encontrarem uma superfície lisa (fig. abaixo).

     Para descrever como Newton explicava o fenômeno da refração, consideremos a nova figura abaixo. Nesta figura, um feixe luminoso, propagando-se no ar (meio 1) refrata-se ao penetrar na água (meio 2), aproximando-se da normal, como já sabemos.    Segundo Newton, isto ocorre porque as partículas que constituem o feixe, ao se aproximarem da água, seriam solicitadas por uma força de atração F, que provocaria uma mudança na direção do movimento delas. Portanto, a ação desta força sobre as partículas seria responsável pela refração do feixe luminoso.

    Observe que, como conseqüência desta ação, as partículas teriam sua velocidade aumentada ao penetrarem na água, isto é, deve-se ter v₂ > v₁ a(onde v₂ é velocidada no líquido e v₁ é velocidade no ar) figura acima. Em outras palavras, de acordo com o modelo corpuscular de Newton, a velocidade da luz na água deveria ser maior do que no ar. Naquela época não foi possível verificar se essa conclusão era correta, pois não eram conhecidos métodos capazes de medir a velocidade da luz com precisão suficiente.

    - Observações experimentais favorecem o modelo ondulatório da luz – O modelo ondulatório, defendido por Huyghens, também conseguia explicar satisfatoriamente a reflexão e refração da luz, isto é  uma onda qualquer se reflete e se refrata seguindo as mesmas leis da reflexão e da refração de um feixe luminoso. Assim, as duas teorias sobre a natureza da luz apresentavam-se igualmente válidas e era muito difícil optar por uma delas.  

    Entretanto, no início do século XIX, foi possível observar , com a luz, o fenômeno de interferência . Como a interferência é um fenômeno característico do movimento ondulatório, o fato de ser possível observá-lo com feixes luminosos apresenta-se com uma evidência extremamente favorável ao modelo ondulatório. Apesar disso, em virtude do grande prestígio de Newton, o modelo corpuscular continuava a ser aceito por uma significativa parcela da comunidade científica da época (principalmente na Inglaterra).

    Em 1862, um acontecimento importante dava fim a esta disputa que vinha se prolongando por mais de 150 anos. Neste ano o físico francês Foucault conseguiu medir a velocidade da luz na água, verificando que seu valor era menor do que no ar. A teoria corpuscular de Newton, conforme vimos, ao explicar a refração, previa exatamente o contrário. Desta maneira, as idéias de Newton sobre a natureza da luz tiveram que ser definitivamente abandonadas, pois elas levavam a conclusões que estavam em desacordo com os  resultados experimentais.

Texto extraído do capítulo 16 do livro:

"Curso de Física vol.2" Antonio Máximo e Beatriz Alvarenga - EditoraScipione