Produzindo um fóton

Qualquer tipo de luz é composto de um ou mais fótons se propagando pelo espaço como ondas eletromagnéticas. No escuro total, os seus olhos na verdade conseguem ver alguns fótons únicos, mas geralmente o que vemos no nosso dia-a-dia vêm aos nossos olhos na forma de zilhões de fótons, produzidos por fontes de luz e pela reflexão de objetos. Se você olhar ao seu redor agora, provavelmente terá uma fonte de luz na sala produzindo fótons e objetos refletindo estes fótons. Os seus olhos absorvem alguns dos fótons que estão flutuando pela sala e é assim que você enxerga.

Há muitas formas de se produzirem fótons, mas todos elas usam o mesmo mecanismo dentro de um átomo. Este mecanismo envolve a energização dos elétrons que estão orbitando ao redor do núcleo de cada átomo. Como funciona a radiação nuclear descreve os prótons, nêutrons e elétrons mais detalhadamente. Por exemplo: os átomos de hidrogênio têm um elétron orbitando seu núcleo, os átomos de hélio têm dois elétrons orbitando seu núcleo e os átomos de alumínio têm 13 elétrons orbitando seu núcleo. Cada átomo tem um determinado número de elétrons orbitando seu núcleo.

Os elétrons circulam o núcleo em órbitas fixas: uma forma simples de pensar nisto é imaginar como os satélites ficam na órbita da Terra. Existem muitas teorias sobre orbitais de elétrons, mas para entender a luz temos que conhecer apenas uma regra: um elétron ocupa uma órbita natural, mas se você energizar um átomo, pode movê-lo para orbitais maiores. Um fóton de luz é produzido sempre que um elétron que está numa órbita maior do que a normal volta para sua órbita normal. Durante a queda da alta energia para a energia normal, o elétron emite um fóton (um pacote de energia) com características bastante específicas. O fóton tem uma freqüência ou cor que está exatamente de acordo com a distância que o elétron decai.

Há casos em que você pode ver este fenômeno bem claramente. Por exemplo, em muitas fábricas e estacionamentos você vê lâmpadas de vapor de sódio. Dá pra dizer que é uma lâmpada de vapor de sódio porque ela é muito amarela. Esse tipo de lâmpada energiza átomos de sódio para gerar fótons. Um átomo de sódio tem 11 elétrons e, devido à forma que eles estão distribuídos nas órbitas, um destes elétrons tem mais facilidade para aceitar e emitir energia (este é o elétron chamado de electron 3s). Os pacotes de energia que este elétron provavelmente emitirá terão um comprimento de onda de 590 nanômetros. Este comprimento de onda corresponde à luz amarela. Se você incidir a luz de sódio num prisma, você não verá um arco-íris, mas sim um par de linhas amarelas.