A cor do céu: Einstein versus Smoluchowski. no sistema categorial Graceli

matriz do sistema categorial Graceli no

Efeito Kerr (Efeito Eletro-Óptico)

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

Tipos, níveis, potenciais, tempo de ação, temperatura, eletricidade, magnetismo, radioatividade, luminescências, dinâmicas, estruturas, fenômenos, transições de fenômenos e estados físicos, e estados de energias, dimensões fenomênicas de Graceli.

= 2BE²

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

Efeito Kerr (Efeito Eletro-Óptico) e Efeito Pockels (Efeito Eletro-Óptico Linear).

Em 1875 (Philosophical Magazine 50, p. 337), o físico escocês John Kerr (1824-1907) observou que o vidro tornara-se birrefringente sob a ação de um intenso campo elétrico. Com efeito, ele tomou um pedaço de vidro de duas polegadas de espessura e fez dois buracos em suas extremidades, nos quais colocou dois eletrodos, aplicando neles um forte campo elétrico estático. Continuando com essas experiências relacionadas com esse efeito eletro-óptico, Kerr observou que a dupla refração induzida pelo campo elétrico era muito mais forte no nitrobenzeno (C₆H₅NO₂) líquido do que no vidro. Nessas experiências, Kerr encontrou que o tamanho do efeito era proporcional ao quadrado do campo elétrico [B. S. Finn, IN: Dictionary of Scientific Biography (Charles Scribner´s Sons, 1981)]. Na linguagem atual, esse efeito é traduzido pela seguinte expressão: = 2BE², onde é a diferença de fase entre os dois raios luminosos, B (também conhecido como K) é denominado coeficiente de Kerr, característica de cada material, é o comprimento do caminho óptico no meio, e E é a intensidade do campo elétrico estático.

É oportuno destacar que, em 1876 [Philosophical Magazine 5, p. 321 (1877)] Kerr anunciou em uma reunião da British Association em Glasgow que um feixe de luz plano-polarizada havia se tornado elipticamente polarizado ao incidir no polo de um eletro-ímã. Observara, então, um novo aspecto do efeito magneto-óptico, efeito esse que já havia sido tratado pelo físico e químico inglês Michael Faraday (1791-1867), em 1845 (vide verbete nesta série). Destaque-se, também, que os efeitos observados por Kerr [eletro-óptico (Efeito Kerr) e magneto-óptico (Efeito Faraday)] foram estudados matematicamente pelo físico irlandês George Francis Fitzgerald (1851-1901), em 1880 (Philosophical Transactions of the Royal Society 171, p. 691).

Em 1893, o físico alemão Friedrich Carl Alwin Pockels (1865-1913) descobriu que, em certos cristais que não possuem nenhum ponto central, cada átomo não pode refletir-se em um átomo idêntico. Esse Efeito Pockels (EP), contudo, é um efeito eletro-óptico linear, pois ele depende apenas da intensidade do campo elétrico E e não de seu quadrado, como no caso do Efeito Kerr (EK). É oportuno destacar que, tomando com base o EK e o EP, foram construídos células (``cells’’) e obturadores (``shutters’’) que são utilizados em experiências envolvendo a propagação da luz, principalmente na determinação de sua velocidade. [E. Hecht e A. Zajac, Optics (Addison-Wesley Publishing Company, 1979).]

Em 1941 (Journal of the Optical Society of América 31, p. 286), o físico norte-americano Hans Mueller mostrou que o efeito observado por Kerr, em 1875, conforme vimos acima, é um milhão de vezes mais forte na bentonita (mistura de argilas) do que no nitrobenzeno líquido. [John Strong, Concepts of Classical Optics (W. H. Freeman and Company, 1958).]

A cor do céu: Einstein versus Smoluchowski no sistema categorial Graceli.

Matriz categorial de Graceli.

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

trans-intermecânica de supercondutividade no sistema categorial de Graceli.

EPG = d [hc] [T / IEEpei [pit] = [pTEMRLD] and [fao] [itd] [iicee] tetdvd [pe] cee [caG].]

p it = potentials of interactions and transformations.
Temperature divided by isotopes and physical states and potential states of energies and isotopes = emissions, random wave fluxes, ion interactions, charges and energies structures, tunnels and entanglements, transformations and decays, vibrations and dilations, electrostatic potential, conductivities, entropies and enthalpies. categories and agents of Graceli.

h e = quantum index and speed of light.

[pTEMRlD] = THERMAL, ELECTRICAL, MAGNETIC, RADIOACTIVE, Luminescence, DYNAMIC POTENTIAL] ..

EPG = GRACELI POTENTIAL STATUS.

[pTFE] = POTENCIAL DE TRANSIÇÕES DE FASES DE ESTADOS FÍSICOS E DE ENERGIAS E FANÔMENOS [TRANSIÇÕES DE GRACELI]

, [pTEMRLD] [hc] [pI] [PF] [pIT][pTFE] [CG].

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

(T_C),

T l T l E l Fl dfG l

N l El tf l

P l Ml tfefel

Ta l Rl

A cor do céu: Einstein versus Smoluchowski.

Provavelmente, uma das mais antigas questões que intrigou o homem foi a razão do céu ser azul e, também, ser avermelhado o nascer e o por do Sol. Muitos cientistas tentaram explicá-los. O artista, inventor e cientista italiano Leonardo da Vinci (1452-1519), por volta de 1500, e o poeta e filósofo alemão Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832), em torno de 1810, chegaram a observar certo azulamento na fumaça. Uma primeira explicação para tal percepção foi tentada pelo físico e matemático inglês Sir Isaac Newton (1642-1727), em seu livro Optics, publicado em 1704, ao atribuir os fenômenos de interferência (em primeira ordem), como sendo responsáveis pelo azul do céu. No entanto, tal explicação foi contestada pelo fisiologista alemão Ernst Wilhelm Brücke (1819-1892) - o introdutor dos métodos físicos e químicos na pesquisa em Medicina - ao observar que uma coloração azul nos hidrosóis (colóides solúveis na água) não poderia ser explicada como devido ao fenômeno de interferência em primeira ordem (como Newton havia suposto), já que esta ocorre em substâncias não-saturadas.O primeiro passo importante para a explicação do azul do céu foi dado pelo físico inglês John Tyndall (1820-1893), em 1869 [Philosophical Magazine 37(250); 38(253), pgs. 384; 156] e 1870 (Philosophical Transactions of Royal Society of London 160), ao estudar o espalhamento de um feixe de luz por um meio contendo pequenas partículas suspensas. Ele observou que uma sala cheia de fumaça ou de poeira torna visível um feixe de luz que, repentinamente, nela penetre. Ao notar um azulamento em um feixe de luz que atravessou um nevoeiro ("smog") formado por uma reação fotoquímica que estava realizando, escreveu em seu Caderno de Notas: Associo este azul com a cor do céu. A partir daí suas pesquisas sempre procuravam uma associação entre qualquer coloração azul em nevoeiros e a cor do céu. Essa observação de Tyndall, hoje conhecida como efeito Tyndall, fez com que o mundo científico o considere como o cientista que demonstrou a razão do azul do céu.
Como a explicação dada por Tyndall sobre a cor azul do céu era apenas qualitativa, outros físicos procuraram uma explicação quantitativa desse fenômeno, o que foi imediatamente conseguida pelo físico inglês John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919; PNF, 1904), em 1871 [Philosophical Magazine41(4), p. 107]. Em sua explicação, o descobridor do argônio (A), demonstrou que a intensidade (I) da luz espalhada por gases é proporcional à quarta potência da freqüência (n) da luz considerada [ou inversamente proporcional à quarta potência do comprimento de onda (l), pois ln = c, onde c é a velocidade da luz no vácuo], e assim, explicou de uma só vez a cor azul do céu e o vermelho do por e do nascer do Sol. Com efeito, como o azul tem uma das maiores freqüências das cores do espectro luminoso, a atmosfera terrestre espalha mais azul do que as demais cores do espectro luminoso. (Aqui cabe uma observação, pois a cor de maior freqüência daquele espectro é o violeta, porém, como nosso órgão visual á mais sensível ao azul do que ao violeta, vemos apenas o azul.) No caso do nascer e do por do Sol, sua cor avermelhada decorre do fato de que, nessas duas situações, os raios solares incidem tangencialmente à superfície de nosso planeta, então as cores de maior freqüência são bastante espalhadas para cima do horizonte ficando, deste modo, apenas a vermelha, que é a cor de menor freqüência do espectro luminoso.Rayleigh chegou ao resultado indicado acima usando a Análise Dimensional. Vejamos como. Partiu da hipótese de que a amplitude E da luz espalhada por uma molécula de ar a uma distância r desta, é proporcional à amplitude E₀ da luz incidente, ao inverso de r, ao comprimento de onda l, a c e ao volume esférico (4pR³/3) da molécula de ar de raio r, ou seja:

Ora, como E, E₀ não dependem do tempo (t), então a Análise Dimensional indica que b = 0. Por outro lado, fazendo-se o balanceamento dos expoentes da dimensão comprimento (r, R, l), ainda essa Análise nos mostra que a = -2. Por fim, como a intensidade (I) da luz é proporcional ao quadrado de sua amplitude, a expressão acima mostra que

, conforme registramos acima. [É oportuno observar que o físico sino-norte-americano Tsung-Dao Lee (1926- ; PNF, 1957), em seu livro intitulado Particle Physics and Introduction to Field Theory (World Scientific, 1981), usou argumentos da Análise Dimensional para obter ordens de grandeza de vários parâmetros físicos, tais como: o raio do átomo, o tamanho dos hádrons, e as secções de choque de interações fortes, fracas e eletromagnéticas.]
Vejamos mais alguns fatos relacionados com a explicação do azul do céu. Em 1874 (Annalen der Physik und Chemie 151, p. 306), M. Avenarius demonstrou que quando a luz branca passa por um vapor próximo de seu ponto crítico, há o aparecimento de uma opalescência azulada. Por sua vez, o físico e químico escocês Sir James Dewar (1842-1923; PNQ, 1904) - o inventor da garrafa térmica, em 20 de janeiro de 1893, e, também, o primeiro a liquefazer e a solidificar o hidrogênio (H), em 1898 e 1899, respectivamente -, ao descobrir a cor azul do oxigênio (O) líquido, afirmou que a cor azul do céu se devia à presença desse elemento químico na atmosfera. Em 1908 (Annalen der Physik 25, p. 205), o físico polonês Marian von Smolan-Smoluchowski (1872-1917), explicou a observação de Avenarius como sendo devida às flutuações da densidade do meio considerado e, com isso, o azul do céu. Em 1910 (Annalen der Physik 33, p. 1275), o físico germano-norte-americano Albert Einstein (1879-1955; PNF, 1921) estudou o espalhamento da luz de comprimento de onda l em um meio gasoso (de volume V, pressão P e temperatura absoluta T), ocasião em que demonstrou que:

. onde r representa a razão entre as intensidades espalhada e incidente da luz considerada e k_T é a compressibilidade isotérmica do meio. Ora, como k_T atinge o valor infinito no ponto crítico [lembrar que o químico irlandês Thomas Andrews (1813-1885) havia demonstrado em 1869 que, no ponto crítico (T_C),

], então, para Einstein esse resultado, que concordava com o obtido por Rayleigh, em 1871, representava uma explicação satisfatória para a opalescência crítica. Em vista disso, concluiu: O azul do céu é devido à opalescência crítica. Por sua vez, em 1911 (Bulletin International de l´Académie de Sciences et Lettres de Cracovie, p. 493), retomando seu trabalho de 1908, Smoluchowski demonstrou que: O azul do céu é conseqüência de dois fatores: espalhamento da luz pelas moléculas do ar e espalhamento devido às flutuações da densidade do ar. Em vista desse impasse, em 27 de novembro de 1911, Einstein escreveu uma carta a Smoluchowski dizendo-lhe que só havia uma única causa para o azul do céu: a opalescência crítica. Em sua argumentação, afirmou que a coincidência entre o resultado obtido por Rayleigh, em 1871, e o obtido por ele, em 1910, não era um mero acidente. Em 12 de dezembro de 1911, Smoluchowski respondeu à carta de Einstein, dizendo-lhe: Você está completamente certo. Em 1916 (Bulletin International de l´Académie de Sciences et Lettres de Cracovie, p. 218), Smoluchowski apresentou o resultado de uma experiência na qual tentou reproduzir o azul do céu, baseado na opalescência crítica. Embora os primeiros resultados fossem promissores, sua morte em 1917 o impediu de levar a cabo seu projeto.
Cremos ser oportuno registrar que o cosmonauta soviético Yury Alekseyevich Gagarin (1934-1968), além de ser o primeiro homem colocado em órbita em torno da Terra, no dia 12 de abril de 1961, foi, também, o primeiro terrestre a ver o azul do céu, fora da Terra, pois, naquela ocasião, pronunciou a célebre frase: A Terra é azul!

terça-feira, 23 de outubro de 2018