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NATURALEZA DE LA LUZ
TEORÍA CORPUSCULAR
Propugnada por Isaac Newton
TEORÍA ONDULATORIA
Propugnada por Christian Huygens en el año 1678
Describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido. Los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportara en el vacío, así que para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó “éter”. La presencia del éter fue muy cuestionado, ya que existe una contradicción en cuanto a la presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requeriría que éste reuniera alguna característica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre tránsito de los cuerpos sólidos.
En aquella época, la teoría de Huygens no fue muy considerada, y tuvo que pasar más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la esta teoría. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los fenómenos de interferencias luminosas, y los del físico francés Auguste Jean Fresnel sobre la difracción fueron decisivos para que ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios de los físicos sobre la luz, la propuesta realizada por Huygens. Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas pueden producir menos luminosidad que por separado. En una pantalla negra practica dos minúsculos agujeros muy próximos entre sí: al acercar la pantalla al ojo, la luz de un pequeño y distante foco aparece en forma de anillos alternativamente brillantes y oscuros. ¿Cómo explicar el efecto de ambos agujeros que por separado darían un campo iluminado, y combinados producen sombra en ciertas zonas? Young logra explicar que la alternancia de las franjas por la imagen de las ondas acuáticas. Si las ondas suman sus crestas hallándose en concordancia de fase, la vibración resultante será intensa. Por el contrario, si la cresta de una onda coincide con el valle de la otra, la vibración resultante será nula.
A finales del siglo XVII dos teorías pugnaban por explicar la naturaleza de la luz.
La teoría corpuscular mantenía que la luz se compone de pequeñas partículas que son emitidas por los focos luminosos. Dichas partículas se propagan en línea recta e inciden sobre los cuerpos, rebotando en ellos (reflexión) o propagándose en su seno (refracción) hasta que llegan a nuestros ojos haciendo posible de esta manera la visión de esos objetos.
Isaac Newton fue el principal defensor de esta teoría, la cual era capaz de explicar los fenómenos hasta entonces conocidos como la reflexión o la refracción.
Para explicar la refracción Newton consideraba que cuando las partículas de la luz se propagan en un medio son atraídas por éste. Sucede que cuando la luz atraviesa medios distintos su velocidad varía como consecuencia de la distinta atracción ejercida por el medio sobre las partículas luminosas, siendo la diferente velocidad de propagación la causa que explica la flexión (refracción) de los rayos de luz cuando se propagan en medios distintos.
En la figura se puede ver el esquema de una partícula luminosa que pasa del aire al agua. Como consecuencia de la mayor atracción ejercida por el agua sobre las partículas luminosas la componente vertical de su velocidad aumenta, permaneciendo inalterada la componente horizontal. Como consecuencia de que la velocidad de la luz es mayor en el agua su trayectoria se altera produciéndose un acercamiento del rayo a la normal.
La teoría corpuscular justificaba correctamente la ley enunciada por Snell hacia 1620 que establecía una relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción:
MODELO ACTUAL (DOBLE NATURALEZA ONDULATORIA-CORPUSCULAR)
Este fenómeno no podía explicarse con la teoría ondulatoria y en 1905 Einstein a partir del concepto de cuanto propuesto por Plank supuso que la luz estaba compuesta por haces de pequeños corpúsculos o cuantos de energía denominados fotones. La energía de cada uno de estos fotones se calcula con la expresión matemática E= h. f donde h es la llamada constante de Plank = 6,67.10-34 J.s y la frecuencia de la luz.
Esto provocó la resurreción de la Teoría corpuscular propuesta por Newton siglos antes
Actualmente se considera la luz como un fenómeno de doble naturaleza: CORPUSCULAR Y ONDULATORIA. Se propaga mediante ondas electromagnéticas y presenta fenómenos típicamente ondulatorios pero en su interacción con la materia y en ciertos fenómenos de intercambio de energía manifiesta carácter corpuscular.
Esta dualidad fue propuesta por L. De Broglie y constituye uno de los fundamentos básicos de la ciencia.
DEFINICIÓN DE LUZ:
ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA QUE EMITEN LOS CUERPOS CUANDO EXCITAN UN ÁTOMO O LAS QUE EMITEN ALGUNOS DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS. EN LO REFERENTE A SU PROPAGACIÓN PRESENTA CARÁCTER ONDULATORIO Y EN SU INTERACCIÓN CON LA MATERIA E INTERCAMBIO DE ENERGÍA CARÁCTER CORPUSCULAR.
Para poder describir una onda electromagnética podemos utilizar los parámetros habituales de cualquier onda
Amplitud (A): Es la longitud máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda en su desplazamiento.
Periodo (T): Es el tiempo necesario para el paso de dos máximos o mínimos sucesivos por un punto fijo en el espacio.
Frecuencia (f): Número de de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo.
Longitud de onda (λ): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas.
Velocidad de propagación (V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.
Algunos de los fenómenos más importantes de la luz se comprenden fácilmente si se considera que tiene un comportamiento ondulatorio.
Un fenómeno de la luz identificable con su naturaleza ondulatoria es la polarización. La luz no polarizada está compuesta por ondas que vibran en todos los ángulos, al llegar a un medio polarizador, sólo las ondas que vibran en un ángulo determinado consiguen atravesar el medio, al poner otro polarizador a continuación, si el ángulo que deja pasar el medio coincide con el ángulo de vibración de la onda, la luz pasará íntegra, si no sólo una parte pasará hasta llegar a un ángulo de 90º entre los dos polarizadores, donde no pasará nada de luz.
Este efecto, además, permite demostrar el carácter transversal de la luz (sus ondas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación).
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