La Naturaleza De La Luz

NATURALEZA DE LA LUZ.

1. Ideas sobre la luz.

2. Producción y propagación de la luz.

3. La luz como onda.

4. La luz como partícula.

5. Dualidad onda-corpúsculo.

NATURALEZA DE LA LUZ.

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1. IDEAS SOBRE LA LUZ

La luz y los fenómenos relacionados con ella han intrigado a la humanidad desde hace más de 2.000 años.

Ya sabes lo importante que es la luz para el hombre, para la función clorofílica de las plantas, para el clima, etc. Esto significa que hay muchos aspectos diferentes que tenemos que contemplar al estudiar la luz.

Por ejemplo, desde el punto de vista de la energía, todos sabemos que los cuerpos de color oscuro se calientan más que los de colores claros cuando reciben luz. Esto se debe a que el color que percibimos de los cuerpos es precisamente la parte de la luz que no han absorbido, es decir si vemos un objeto de color verde significa que el cuerpo refleja el color verde y absorbe los demás. Cuanta más energía luminosa absorba un cuerpo, más se calentará.

El hombre siempre se ha preguntado qué es la luz:

Los antiguos griegos ya habían observado algunos fenómenos asociados con la luz como la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción.

Una idea para explicar la naturaleza de la luz proponía que se trataba de "algo emitido por el ojo" que chocaba contra los objetos y permitía verlos.

Más adelante se propuso que “la luz debía proceder de los objetos que se veían y que al llegar al ojo producía el efecto de la visión”.

Ninguna de las dos hipótesis explicaba por qué no se emiten rayos en la oscuridad, así que se planteó una nueva hipótesis que identificaba la luz como algo procedente del Sol y de los cuerpos incandescentes.

Desde el siglo XVII a finales del XIX se propusieron dos modelos para explicar la naturaleza de la luz:

Modelo ondulatorio: la luz es una perturbación de tipo ondulatorio que se propaga desde el foco luminoso hasta el observador.

Modelo corpuscular: la luz debe estar constituida por la emisión de pequeños corpúsculos o partículas.

La cuestión de si la luz está compuesta por partículas o es un tipo de movimiento ondulatorio ha sido una de las más interesantes en la historia de la ciencia:

Newton: La teoría corpuscular Huygens: La teoría ondulatoria

Al iniciarse el siglo XVIII, Newton propone que la luz está compuesta por partículas luminosas, de distinto tamaño según el color, que son emitidas por los cuerpos luminosos y que producen la visión al llegar a nuestros ojos.

Newton se apoyaba en los siguientes hechos:

La trayectoria seguida por los corpúsculos es rectilínea y por ello la luz se propaga en línea recta.

Cuando se interpone un obstáculo, los corpúsculos no pueden atravesarlo y así se produce la sombra.

La reflexión se debe al rebote de los corpúsculos sobre la superficie reflectora.

Sin embargo no se podía explicar:

Los cuerpos, al emitir corpúsculos, debían perder masa y esto no se había observado.

Ya se conocía el fenómeno de la refracción y no podía explicarse por qué algunos corpúsculos se reflejaban y otros se refractaban. Según Newton, la refracción se debía a un aumento de velocidad de los corpúsculos de luz. Huygens, en la misma época, propone que la luz es una onda basándose en las observaciones siguientes:

La masa de los cuerpos que emiten luz no cambia.

La propagación rectilínea y la reflexión se pueden explicar ondulatoriamente

La refracción es un fenómeno típico de las ondas.

No obstante quedaban cosas sin explicar:

No se encontraba una explicación para la propagación de la luz en el vacío, ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

No se habían observado en la luz los fenómenos de interferencia y de difracción que ya se conocían para las ondas.

Cronología de las teorías sobre la naturaleza de la luz.

Siglo XVII, modelo ondulatorio, propuesto por Huygens.

Principios siglo XVIII, teoría corpuscular, propuesta por Newton, a pesar de sus lagunas, es aceptada debido al gran prestigio de su autor, y a la sencillez conceptual.

Principios s. XIX, volvemos a la teoría ondulatoria, T. Young logra explicar algunas propiedades de la luz en base a esta teoría.

Siglo XX: física cuántica, dualidad onda-corpúsculo, la luz presenta un comportamiento dual, una serie de fenómenos luminosos se describen adecuadamente mediante un modelo ondulatorio (onda electromagnética), y otros requieren un modelo corpuscular (que no tiene ninguna relación con el propuesto por Newton).

3. LA LUZ COMO ONDA

En el siglo XIX Fresnel y Young observaron los fenómenos de interferencia y difracción para la luz, que no se podían explicar con la teoría corpuscular de Newton, y Foucault midió la velocidad de la luz en diferentes medios y observó que al pasar del aire al agua disminuía su velocidad, de acuerdo con la teoría ondulatoria de Huygens.

Estos descubrimientos permitieron que se consolidaran las ideas de Huygens sobre la naturaleza ondulatoria de la luz, aunque todavía quedaban algunas cuestiones sin resolver relacionadas con la propia naturaleza de la luz y con su propagación en el vacío.

La propagación de la luz:

Uno de los problemas más complejos para explicar la naturaleza ondulatoria de la luz ha sido preguntarse cuál es el medio que

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