Átomos

Os átomos estão em constante movimento. Eles vibram, movimentam-se e giram de forma contínua. Até os átomos que formam as cadeiras em que estamos sentados estão se movimentando. Os sólidos, na verdade, estão em movimento! Os átomos podem estar em diferentes estados de excitação. Em outras palavras, eles têm energias diferentes. Se aplicarmos muita energia a um átomo, ele poderá deixar o que é chamado de nível de energia do estado fundamental e se mover para um nível excitado. O nível de excitação depende da quantidade de energia aplicada ao átomo por meio de calor, luz ou eletricidade.

Um átomo consiste em um núcleo (que contém os prótons e os nêutrons) e uma nuvem de elétrons. Pense nessa nuvem de elétrons como se estivessem em volta do núcleo em órbitas diferentes. Apesar das visões mais modernas do átomo não ilustrarem as órbitas distintas dos elétrons, pode ser útil pensar nessas órbitas como os diferentes níveis de energia do átomo. Ou seja, se aplicarmos uma quantidade de calor a um átomo, podemos esperar que alguns dos elétrons nos orbitais de menor energia transportem-se para orbitais de maior energia mais distantes do núcleo.

Um átomo possui um núcleo e uma nuvem de elétrons

Assim que um elétron se move para um orbital de maior energia, pode ser que ele queira voltar para o estado fundamental. Quando isso acontece, ele libera essa energia como um fóton, que é uma partícula de luz. É possível ver átomos liberando energia em forma de fótons o tempo todo. Por exemplo, quando a resistência de uma torradeira fica vermelha. Essa cor é causada por átomos que, excitados pelo calor, liberam fótons vermelhos. Um elétron excitado possui mais energia do que um elétron não-excitado e, assim que o elétron absorve uma quantidade de energia para atingir o nível excitado, ele pode liberá-la para retornar ao estado fundamental. A energia emitida está na forma de fótons (energia luminosa). O fóton emitido tem um comprimento de onda (cor) muito específico, que depende do estado da energia do elétron quando o fóton é liberado.

Qualquer ser vivo usa energia, da mesma forma que muitas coisas inanimadas, como motores e foguetes. O consumo de energia gera calor. O calor, por sua vez, faz com que os átomos de um objeto liberem fótons no espectro infravermelho térmico. Quanto mais quente o objeto, menor o comprimento de onda do fóton infravermelho que ele libera. Um objeto que esteja muito quente irá começar a emitir fótons no espectro visível, com um brilho vermelho que muda para o laranja, amarelo, azul e até mesmo branco. Não deixe de ler Como funcionam as lâmpadas, Como funciona o laser e Como funciona a luz para informações mais detalhadas sobre a emissão de luz e fótons.

Na visão noturna, a geração de imagens térmicas aproveita essa emissão infravermelha. Na próxima seção, vamos ver como isso acontece.