Espero que te pueda ayudar amigo,
Naturaleza de la luz
TeorÃa corpuscular
Newton descubre en 1666 que la luz natural, al pasar a través de un prisma es separada en una gama de colores que van desde el rojo al azul. Newton concluye que la luz blanca o natural está compuesta por todos lo colores del arcoiris.
Isaac Newton propuso una teorÃa corpuscular para la luz en contraposición a un modelo ondulatorio propuesto por Huygens. Supone que la luz está compuesta por una granizada de corpusculos o partÃculas luminosas, los cuales se propagan en lÃnea recta , pueden atravesar medios transparentes y ser reflejados por materias opacas. Esta teorÃa explica la propagación rectilÃnea de la luz, la refracción y reflexión; pero no explica los anillos de Newton (irisaciones en las láminas delgadas de los vidrios), que sà lo hace la teorÃa de Huygens como veremos más adelante, ni tampoco los fenómenos de interferencia y difracción.
Newton, experimentalmente demostró que la luz blanca, al traspasar un prisma, se dispersa en rayos de colores y que éstos, a su vez, al pasar por un segundo prisma no se descomponen, sino que son homogéneos. De esta descomposición de la luz deduce y demuestra que al dejar caer los rayos monocromáticos sobre un prisma, éstos se recombinan para transformarse en luz blanca. Se desprende asà que ésta resulta de una combinación varia de rayos coloreados que poseen diferentes grados de refrangibilidad; desde el violeta –el más refrangible- hasta el rojo –que tiene el menor Ãndice de refracción -. La banda de los colores prismáticos forma el espectro, cuya investigación y estudio conducirÃa, en la segunda mitad del siglo XIX, a varios hallazgos ribeteados con el asombro.
Tal como ya lo enunciamos en párrafos precedentes, Newton consideró a la luz semejante a un flujo de proyectiles que son emitidos por un cuerpo que genera luminosidad. Supuso que la visión era la consecuencia de la colisión de granizadas de proyectiles que impactaban en los ojos. Con su hipótesis corpuscular, intentó explicar el hermoso fenómeno de los anillos de colores engendrados por láminas delgadas (los famosos anillos de Newton) e interpretó igualmente la refracción de la luz dentro de la hipótesis corpuscular, aceptando que las partÃculas luminosas, al pasar de un ambiente poco denso (aire) a otro más denso (cristales), aumentan su velocidad debido a una atracción más fuerte. Esta conclusión, en nada es coincidente, como veremos más adelante, con la teorÃa ondulatoria de la luz, la que propugna una propagación más lenta de la luz en el paso a través de materiales más densos.
La teorÃa sobre una naturaleza corpuscular de la luz, sustentada por el enorme prestigio de Newton, prevaleció durante el siglo XVIII, pero debió ceder hacia mediados del siglo XIX frente a la teorÃa ondulatoria que fue contrastada con éxito con la experiencia. Ahora, como también veremos más adelante, el descubrimiento de nuevos fenómenos ha llevado –sin arrinconar la teorÃa ondulatoria- a una conciliación de ambas ponencias teóricas.
TeorÃa 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. Ahora, como los fÃsicos de la época consideraban que todas las ondas requerÃan de algún medio que las transportaran en el vacÃo, para las ondas lumÃnicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó éter (cuestión que es tratada con mayores detalles en la separata 4.03 de este mismo capÃtulo).
Justamente la presencia del éter fue el principal medio cuestionador de la teorÃa ondulatoria. En ello, es necesario equiparar las vibraciones luminosas con las elásticas transversales de los sólidos sin que se transmitan, por lo tanto, vibraciones longitudinales. Aquà es donde se presenta la mayor contradicción en cuanto a la presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requerirÃa que éste reuniera alguna caracterÃstica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre tránsito de los cuerpos sólidos. (Las ondas transversales sólo se propagan a través de medios sólidos.)
En aquella época, la teorÃa de Huygens no fue muy considerada, fundamentalmente, y tal como ya lo mencionamos, dado al prestigio que alcanzó Newton. Pasó más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la TeorÃa Ondulatoria de la luz. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los fenómenos de interferencias luminosas, y los del fÃsico francés Auguste Jean Fresnel sobre la difracción fueron decisivos para que ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios de los fÃsicos sobre la luz, la propuesta realizada en el siglo XVII por Huygens.
Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teorÃa 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 sÃ: 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 darÃan 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. Deducción simple imputada a una interferencia y se embriona la idea de la luz como estado vibratorio de una materia insustancial e invisible, el éter, al cual se le resucita.
Ahora bien, la colaboración de Auguste Fresnel para el rescate de la teorÃa ondulatoria de la luz estuvo dada por el aporte matemático que le dio rigor a las ideas propuestas por Young y la explicación que presentó sobre el fenómeno de la polarización al transformar el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens y ratificado por Young, quien creÃa que las vibraciones luminosas se efectuaban en dirección paralela a la propagación de la onda luminosa, en transversales. Pero aquÃ, y pese a las sagaces explicaciones que incluso rayan en las adivinanzas dadas por Fresnel, inmediatamente queda presentada una gran contradicción a esta doctrina, ya que no es posible que se pueda propagar en el éter la luz por medio de ondas transversales, debido a que éstas sólo se propagan en medios sólidos.
En su trabajo, Fresnel explica una multiplicidad de fenómenos manifestados por la luz polarizada. Observa que dos rayos polarizados ubicados en un mismo plano se interfieren, pero no lo hacen si están polarizados entre sà cuando se encuentran perpendicularmente. Este descubrimiento lo invita a pensar que en un rayo polarizado debe ocurrir algo perpendicularmente en dirección a la propagación y establece que ese algo no puede ser más que la propia vibración luminosa. La conclusión se impone: las vibraciones en la luz no pueden ser longitudinales, como Young lo propusiera, sino perpendiculares a la dirección de propagación, transversales.
Las distintas investigaciones y estudios que se realizaron sobre la naturaleza de la luz, en la época en que nos encontramos de lo que va transcurrido del relato, engendraron aspiraciones de mayores conocimientos sobre la luz. Entre ellas, se encuentra la de lograr medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida por las observaciones astronómicas. Hippolyte Fizeau (1819- 1896) concretó el proyecto en 1849 con un clásico experimento. Al hacer pasar la luz reflejada por dos espejos entre los intersticios de una rueda girando rápidamente, determinó la velocidad que podrÃa tener la luz en su trayectoria, que estimó aproximadamente en 300.000 km./s. Después de Fizeau, lo siguió León Foucault (1819 – 1868) al medir la velocidad de propagación de la luz a través del agua. Ello fue de gran interés, ya que iba a servir de criterio entre la teorÃa corpuscular y la ondulatoria. La primera, como señalamos, requerÃa que la velocidad fuese mayor en el agua que en el aire; lo contrario exigÃa, pues, la segunda. En sus experimentos, Foucault logró comprobar, en 1851, que la velocidad de la luz cuando transcurre por el agua es inferior a la que desarrolla cuando transita por el aire. Con ello, la teorÃa ondulatoria adquiere cierta preeminencia sobre la corpuscular, y pavimenta el camino hacia la gran sÃntesis realizada por Maxwell
Naturaleza cuántica de la luz
Sin embargo, la teorÃa electromagnética clásica no podÃa explicar la emisión de electrones por un conductor cuando incide luz sobre su superficie, fenómeno conocido como efecto fotoeléctrico.
Este efecto consiste en la emisión espontánea de electrones (o la generación de una diferencia de potencial eléctrico) en algunos sólidos (metálicos o semiconductores) irradiados por luz. Fue descubierto y descrito experimentalmente por Heinrich Hertz en 1887 y suponÃa un importante desafÃo a la teorÃa electromagnética de la luz. En 1905, el joven fÃsico Albert Einstein presentó una explicación del efecto fotoeléctrico basándose en una idea propuesta anteriormente por Planck para la emisión espontánea de radiación lumÃnica por cuerpos cálidos y postuló que la energÃa de un haz luminoso se hallaba concentrada en pequeños paquetes, que denominó cuantos de energÃa y que en el caso de la luz se denominan fotones. El mecanismo del efecto fotoeléctrico consistirÃa en la transferencia de energÃa de un fotón a un electrón. Cada fotón tiene una energÃa proporcional a la frecuencia de vibración del campo electromagnético que lo conforma. Posteriormente, los experimentos de Millikan demostraron que la energÃa cinética de los fotoelectrones coincidÃa exactamente con la dada por la fórmula de Einstein.
El punto de vista actual es aceptar el hecho de que la luz posee una doble naturaleza que explica de forma diferente los fenómenos de la propagación de la luz (naturaleza ondulatoria) y de la interacción de la luz y la materia (naturaleza corpuscular). Esta dualidad onda/partÃcula, postulada inicialmente para la luz, se aplica en la actualidad de manera generalizada para todas las partÃculas materiales y constituye uno de los principios básicos de la mecánica cuántica.
2006-12-27 15:09:49
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answer #3
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answered by El guardian 3
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