NATURALEZA DE LA LUZ

NATURALEZA DE LA LUZ

1.- Teoría Corpuscular:

En esta teoría se tiene como representante a Isaac Newton. Hasta la época de Newton (1642-1727), muchos científicos creían que la luz consistía en corrientes de partículas llamadas corpúsculos, así también Newton pensaba que la luz estaba constituida por partículas muy pequeñas que emitían los cuerpos luminosos y que al llegar al ojo de una persona, se propaga en línea recta, con el que se produce la sención luminosa.

2.- Teoría Ondulatoria:

Christiaan Huygens creía que la luz consistía en un movimiento ondulatorio longitudinal como el sonido, y se propaga en el seno de un hipotético medio elástico extendido por todas partes al cual le llamaba éter. La ventaja de esta teoría es que explicaba la reflexión y de un modo más facil la refracción luminosa. Sin embargo había el inconveniente con esta teoría de que si la luz se comportaba como onda, entonces podrían doblar obstáculos, y por tanto se podría ver detrás de una esquina, no habría sombras, etc. 

Posteriormente la teoría ondulatoria adquiere más respaldo debido al trabajo de Young, que trata los fenómenos de interferencia. Luego esta teoría es consolidada por los estudios de Fresnel sobre la difracción, que explica la propagación rectilínea de la luz en base a su longitud de onda muy corta. Fresnel también demostró que los fenómenos de polarización evidenciaban que las ondas luminosas eran transversales. En ese sentido, los fenómenos de Interferencia, Difracción y Polarización son ondulatorios,  y no se pueden explicar con la teoría corpuscular.

Maxwell en 1873 añade que una consecuencia de su teoría electromagnética era la posibilidad de la existencia de ondas electromagnéticas cuya velocidad de propagación coincidía con la calculada experimentalmente para la velocidad de la luz, por lo que la luz tendría una naturaleza ondulatoria del tipo electromagnético y no mecánico.

Algunos años más tarde Hertz confirmó las previsiones de Maxwell al producir ondas electromagnéticas mediante un circuito oscilante, de ese modo demostrar que poseían todas las propiedades de la luz a excepción de las diferencias derivadas de su longitud mucho mayor de onda.

Cabe destacar que la teoría electromagnética de Maxwell permitió englobar a la electricidad y a la óptica que en ese entonces eran materias independientes.

3.- Teoría Cuántica 

A fines del siglo XIX la teoría electromagnética parece imposobilitado de explicar los datos experimentales de la luz emitida por un cuerpo sólido caliente. Entonces Max Planck en 1900 estableció que los átomos en oscilación no pueden absorber ni emitir energía radiante, es decir luz, de forma continua, sino en unidades discretas llamadas "Cuantos".

La teoría cuántica aparece como la nueva física, cual se proyecta a ser como una teoría atómica de la energía, aunque la magnitud de los "Cuantos" no es fija, ya que depende de la frecuencia.

En 1905, Albert Einstein amplía las ideas cuánticas de Planck a la luz misma. Einstein establece que el cuanto de energía conserva su individualidad tras haber sido emitido y se mueve con la velocidad de la luz. Sin embargo, suponer que la luz está conformada por fotones sería volver a la desfasada teoría corpuscular, aunque la energía del fotón, y por tanto de la luz,  está en función de una magnitud ondulatoria como lo es la frecuencia.

La entonces muy cuestionada teoría fotónica fue confirmada por los estudios de Compton en 1922, al ver ciertos choques entre fotones de rayos x o gamma y electrones, en los que el fotón cede sólo una parte de su energía al electrón, transformándose en otro de menor energía o frecuencia, saliendo dispersado en distintas direcciones, concordando con las leyes del choque elástico entre cuerpos materiales.  

Las propiedades aparentemente contradictorias de onda y partícula que tendría la luz se habían conciliado en 1930 con el desarrollo de la electrodinámica cuántica, cual era una teoría que integra tanto a las propiedades ondulatorias como corpusculares. Así, algunas veces la luz se comporta de forma ondulatoria en los fenómenos de propagación y se comporta como corpúsculo en la interacción con la materia en la emisión y absorción.    

Todos los cuerpos emiten radiación electromagnética debido al movimiento térmico de sus moléculas; dicha radiación, llamada radiación térmica, es una mezcla de diferentes longitudes de onda. Cuando la materia es sometida a una temperatura suficientemente alta, emite suficiente luz visible para ser luminosa por sí misma; en ese sentido la materia suficientemente caliente en cualquiera de sus formas es una fuente luminosa.

La luz también es producida durante las descargas eléctricas a través de gases ionizados, como por ejemplo los diferentes colores de los anuncios de "neón".

Otra fuente luminosa de gran importancia es el láser. En el láser los átomos son inducidos a emitir luz en forma cooperativa y coherente, con el que se produce un haz muy angosto de radiación que puede llegar a tener una gran intensidad, cual está muy cercano a una característica de ser monocromático o de una sola frecuencia, comparado con la luz de otros orígenes.

Cualquiera que sea su fuente, la radiación electromagnética viaja en el vacío con la misma rapidez. 

La rapidez de la luz en el vacío es de 

                                     c = 2.99792458 x 10⁸ m/s