Se um átomo é composto 99,9% de nada, por que a gente não é pelo menos um pouquinho transparente?
C Stuart HardwickScifi author and science nerd.
Há duas formas de responder a isto, ambas igualmente válidas.
A primeira é que é um mito que os átomos são feitos principalmente de espaço vazio. O mito surgiu do hábito das pessoas pensarem sobre elétrons, nêutrons e prótons como sendo bolinhas, com os elétrons orbitando como planetas ao redor do sol. Ainda é assim que muitas crianças são apresentadas à teoria atômica, mas isso está totalmente errado.
Na realidade, essas “partículas subatômicas” não são literalmente partículas (a maneira como as entendemos na vida cotidiana) nem ondas (a maneira como as entendemos na vida cotidiana). Elas são o que são—quantas—e têm propriedades semelhantes a ondas e partículas, mas não são nenhuma delas.
O resultado é que elas não têm tamanhos e posições fixas, mas sim “se espalham” pelo espaço de uma forma probabilística.
Ou seja, o espaço não está vazio, mas sim ocupado pelas “partículas” tão firmemente quanto possível, dada a sua natureza vacilante.
A segunda consideração é que a luz também é feita de quantas e estas têm um comprimento de onda mil vezes maior que os átomos. Assim, a luz não pode “entrar” em nenhum átomo, só pode interagir com a camada mais externa dos elétrons. Se o interior do átomo está “vazio” ou “cheio”, isso é irrelevante.
Se a matéria é opaca ou não e que cor ela tem é determinado por se e como os fótons de luz interagem com as camadas mais externas dos elétrons nos átomos desse material. Se os fótons chegam com uma frequência suficientemente errada (energia) para ser absorvida pelos elétrons externos, eles vão passar, no geral, bem através do átomo, e se esse espaço for “cheio” ou não, não faz diferença.
É por isso que os raios-x podem passar por pessoas e imagens de paisagens através de janelas—é apenas uma questão de os fótons não serem absorvidos.
É também por isso que os sinais de rádio não podem penetrar no subsolo profundo. O rádio é apenas uma luz com um comprimento de onda maior, e pode penetrar nos materiais mais comuns. Mas como todos os quanta, sua freqüência e interação é probabilística. Mesmo um fóton de “frequência errada” tem uma pequena chance de ser absorvido, embora à medida que a barreira fica mais grossa, essa chance fica maior. Eventualmente, nenhum fóton conseguem passar mais.
Por outro lado, enquanto a transmissão de luz ocorre quando a energia (comprimento de onda) da luz é muito maior ou menor do que a que os elétrons podem absorver, a reflexão ou dispersão ocorre quando a energia está próxima da banda de absorção, mas a absorção não ocorre. A razão clássica para isto é que num metal polido, os elétrons da superfície estão conectados frouxamente o suficiente para absorver fótons de essencialmente qualquer energia, mas depois se chocam com um vizinho e liberam o fóton recém-absorvido. É por isso que a maioria das formas dos metais é geralmente cinzenta, e que os metais polidos (onde não há irregularidades na superfície para prender os fótons que escapam) são bons espelhos.
Mas, novamente, tudo isso é probabilístico, então, por exemplo, até mesmo o melhor espelho absorve alguns fótons de todas as frequências. Um pedaço de madeira polida pode ser brilhante, mas como não tem aquele mar exterior de elétrons condutores, não é exatamente um espelho. E uma folha, tendo tanto uma superfície rugosa sintonizada com a absorção da extremidade magenta do espectro visível pode não ser brilhante, mas ainda reflete fótons verdes suficientes para que tenha cor. E, claro, todos os três exemplos ganham nuances através de algum grau de absorção, transmissão, dispersão e reflexão—nada é realmente perfeitamente refletivo, transparente ou opaco.
