Efeito Stark

O início do Século XX foi marcado por grandes descobertas. A existência do átomo que até então era apenas uma suposição teórica começou a ser utilizada para explicar fenômenos experimentais, como o movimento browniano e os raios X.

Eletricidade e magnetismo eram temas de teorias e pesquisas de renomados cientistas. A pilha de Volta demonstrou que era possível armazenar Energia. Coulomb estudou a força exercida por corpos eletricamente carregados. Faraday mudou a maneira de enxergar a atuação das forças ao propor que a força elétrica gera um campo no espaço próximo de uma carga elétrica. Ele também descobriu a indução eletromagnética: um campo magnético em movimento é capaz de gerar correntes elétricas, princípio utilizado pelas atuais usinas elétricas, por exemplo.

Todos estas descobertas foram unificadas em uma única teoria, desenvolvida por James Clerk Maxwell: o Eletromagnetismo. Embora fosse uma teoria bem sucedida, alguns fenômenos não podiam ser explicados pelo Eletromagnetismo e nem por nenhuma outra teoria imaginada até então.

Os estudos pioneiros de Max Planck, Albert Einstein e Niels Bohr deram origem a Teoria que conhecemos hoje como Mecânica Quântica. Mas o caminho para a estruturação desta Teoria não foi rápido e nem simples. Entre os fenômenos que ajudaram na compreensão do mundo microscópico da Mecânica Quântica está o Efeito Stark.

Em 1886 o físico alemão Eugen Goldstein realizou experiências com tubos de vácuo (semelhantes às antigas válvulas ou tubos de raios catódicos das TVs antigas) na tentativa de entender a intensa luminosidade provocada por estes aparatos. Ele criou alguns canais na área de metal interna (eletrodo) e verificou que havia, também, uma certa luminosidade por detrás desse mesmo eletrodo, devido a certos raios que se dirigiam em sentido contrário aos raios catódicos. Por isso, ele deu a esses “novos raios” o nome de raios canais. Demostrou-se mais tarde que os “raios catódicos” eram partículas eletrizadas negativamente (elétrons livres), enquanto que os “raios canais” eram também partículas eletrizadas, porém, positivamente (íons positivos).

gráfico-stark

Espectro de Energia a experiência de Stark.

Johanes Stark analisou o espectro de energia emitida por átomos, principalmente hidrogênio e hélio, ao serem atravessados por raios canais. Quando submetidos a um campo elétrico estático, Stark observou o surgimento da concentração de energia em determinados níveis específicos. Este fenômeno não era explicado com exatidão pelas teorias clássicas. O físico italiano Antonino Lo Surdo realizou observações semelhantes às de Stark, por isso este fenômeno é conhecido como efeito Stark ou efeito Stark-Lo Surdo, principalmente na Itália.

Os experimentos descritos acima ajudaram no desenvolvimento da Mecânica Quântica nas décadas seguintes e nas melhorias do modelo atômico por Niels Bohr que resultaram no modelo de Rutherford – Bohr.

O Efeito Stark foi o resultado de uma entre várias experiências que contradiziam a Física Clássica. Ao longo da primeira metade do Século XX estas experiências conduziram a criação da Mecânica Quântica em um processo que envolveu diversos cientistas de todo mundo e que muitas vezes desafiava o bom censo de muitos cientistas experientes como Albert Einstein que desconfiou de muitas conclusões obtidas a partir desta Teoria.

Fontes:
http://www.fflch.usp.br/df/opessoa/Hist-MQ-2.pdf
http://www.seara.ufc.br/folclore/folclore118.htm

Arquivado em: Física