NATURALEZA DUAL DE LA LUZ

                                               

HISTORIA DE LA NATURALEZA DUAL:

A lo largo de la historia se han desarrollado distintas teorías para tratar de explicar la naturaleza de la luz. Los primeros indicios conocidos son los de Lepucio (450 a.c.), Lepucio consideraba que los cuerpos eran focos que desprendía imágenes, estos eran captados a través de los ojos y de ahí pasaban al alma que los interpretaba. Los filósofos de la escuela Pitagórica por el contrario, afirmaban que no eran los objetos sino los ojos los emisores de luz, hacían un símil con el sentido del tacto, es decir, el ojo “palpaba“ los objetos por medio de una fuerza invisible.

Euclides (300 a.c.) introdujo el concepto de rayo de luz emitido por el ojo, el cual viajaba en línea recta hasta alcanzar el objeto.El árabe Ajasen Basora (965-1039) introdujo la idea de que la luz era un proyectil que provenía del sol, rebotaba en los objetos y de estos llegaba al ojo.Posteriormente, entre los siglos XV y XVII, surgen muchos matemáticos y filósofos que producen trabajos importantes sobre la luz y los fenómenos luminosos.

Newton (1642-1727), fue el primero en formular una hipótesis seria sobre la naturaleza de la luz, la cual describía como una emisión de partículas (teoría corpuscular de la luz)

TEORÍA CORPUSCULAR O DE LA EMISIÓN DE LA LUZ:

Establece que la luz se propaga como una corriente de partículas que son emitidas por la fuente de luz. Cuando las partículas entran al ojo, estimulan el sentido de la vista y la luz es percibida. Utilizando esta teoría, Newton dio una explicación simple de algunos hechos experimentales relacionados con la naturaleza de la luz

La reflexión consiste entonces en el rebote de las partículas sobre una superficie lisa, como estas partículas conservan su momento (y por lo tanto su velocidad) después de reflejadas, el ángulo de reflexión es el mismo que el de incidencia. La refracción la resolvió expresando que los corpúsculos que inciden oblicuamente en una superficie de separación de dos medios de distinta densidad son atraídos por la masa del medio más denso y, por lo tanto, aumenta la componente de la velocidad que es perpendicular a la superficie de separación, razón por la cual los corpúsculos luminosos se acercan a la normal. Esta teoría también nos dice que la intensidad de la fuente luminosa es proporcional a la cantidad de corpúsculos por unidad de tiempo.

Experimentos llevados a cabo años después demostraron que la luz no aumenta su velocidad en medios más densos, contradiciendo la teoría de Newton. El concepto de la luz como corpúsculos, es utilizado por la óptica geométrica. De esta manera su pueden aplicar técnicas de geometría plana en la solución de determinados fenómenos de la luz.

TEORÍA ONDULATORIA DE LA LUZ.

En 1687, Christian Huygens demostró que una teoría ondulatoria podría explicar las leyes de reflexión y refracción. Esta teoría no fue aceptada de manera inmediata, en parte al prestigio de Newton que apoyaba la teoría corpuscular y en otra a los huecos en ella. Por ejemplo, todas las ondas conocidas en esa época necesitaban de un medio para propagarse, sin embargo, la luz del sol llega hasta nosotros a través del vacío. Se intentó dar una explicación con la hipótesis del éter, el cual se suponía, era un medio que existía aún en el vacío y por el cual viajaban las ondas luminosas.

En 1801 Thomas Young hizo la primera demostración convincente de que, en condiciones apropiadas, la luz exhibía un comportamiento de interferencia. 

Las ondas pueden combinarse o cancelarse entre sí debido a la interferencia. Esto no se puede explicar con la teoría corpuscular, ya que no es posible que dos partículas se cancelen entre sí.

En 1873, Maxwell demostró que la luz era una forma de onda electromagnética de alta frecuencia, por lo tanto no requiere de un medio para propagarse. Hertz y otros investigadores mostraron que estas ondas se reflejan, se refractan y muestran todas las características de las ondas.

NATURALEZA DUAL DE LA LUZ:

Aunque la teoría ondulatoria explica muchos de los fenómenos de la luz, no explica otros como el efecto fotoeléctrico descubierto por Hertz: experimentalmente se encontró que la energía cinética de los electrones emitidos es independiente de la intensidad de la luz, lo cual contradice a la teoría ondulatoria. Einsten proporcionó una explicación utilizando el model o de cuantización desarrollado por Max Plank. Este modelo considera que la luz se presenta en paquetes de energía (fotones). De acuerdo con Einsten la energía de un fotón esta dada por E=hf, donde h= 6.63E-34 es la constante de Plank  Hoy en día se considera que la luz tiene una naturaleza dual, la teoría ondulatoria electromagnética clásica da una explicación adecuada de la propagación de la luz y los efectos de interferencia, por otra parte, el efecto fotoeléctrico y otros experimentos donde interviene la luz con la materia , son mejor explicados considerando que la luz esta formada por partículas.