FÍSICA

NATURALEZA DE LA LUZ

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Modelo corpuscular: Conocida como teoría corpuscular o de la emisión, es el primer modelo exitoso en explicar el comportamiento de la luz. En gran parte se debe a la autoridad de Newton, ya que en esa misma época el modelo ondulatorio trataba de explicar el mismo fenómeno.

A finales del siglo XVI, con el uso de lentes e instrumentos ópticos, empezaron a observar, analizar y experimentar los fenómenos luminosos, siendo el holandés Willebrord Snell, en \(1\ 620\), quién descubrió de manera experimental la ley de la refracción, aunque no fue conocida hasta que, en \(1\ 638\), René Descartes \((1\ 596-1\ 650)\) publicó su tratado "Óptica". Descartes fue el primer gran defensor de la teoría corpuscular, diciendo que la luz se comportaba como un proyectil que se propulsaba a velocidad infinita. Sin especificar absolutamente nada sobre su naturaleza y rechazando que cierta materia fuera de los objetos al ojo, explicó claramente el fenómeno de reflexión (por el cual podemos vernos en un espejo), pero tuvo alguna dificultad con la refracción (paso del haz de luz de un medio a otro).

En 1672 Newton envió una breve exposición de su teoría de los colores a la Royal Society de Londres. Su publicación provocó tantas críticas que confirmaron su recelo a las publicaciones, por lo que se retiró a la soledad de su estudio en Cambridge. En \(1\ 704\), sin embargo, publicó su obra Óptica, en la que explicaba detalladamente su teoría. En esta obra explicaba

Según lo expresado por Newton en su obra, la velocidad de la luz aumentaría en los medios de mayor densidad, lo cual contradice los resultados de los experimentos realizados años después. Esta explicación, contradictoria con los resultados experimentales sobre la velocidad de la luz en medios más densos que el vacío, obligó al abandono de la teoría corpuscular para adoptar el modelo ondulatorio.

Modelo ondulatorio:

Desde otro punto de vista, Christian Huygens (astrónomo, matemático y físico holandés) en el año \(1\ 678\), describe y explica lo que hoy se considera las leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante a la propagación del sonido, de tipo mecánico, que necesita un medio material para propagarse. Supuso tres hipótesis:

1. Todos los puntos de un frente de ondas son centros emisores de ondas secundarias.
2. De todo centro emisor se propagan ondas en todas direcciones del espacio con velocidad distinta en cada medio.
3. Como la luz se propaga en el vacío y necesita un material perfecto sin rozamiento, supuso que todo el espacio estaba ocupado por éter.

Hagamos un paréntesis para explicar la definición de luminosidad:

LUMINOSIDAD→En la física, la luminosidad es la cantidad de energía electromagnética que un cuerpo emite por unidad de tiempo; esta se mide en watts o en términos de la "luminosidad solar", y en este último sentido lo que se determina es la cantidad de veces la energía del Sol, a que equivale esta energía emitida. La luminosidad solar en watts es de \(3,826\times10^{26}\).

Thomas Young demostró experimentalmente un hecho paradójico que no se podía explicar desde la teoría corpuscular:

Young logró explicar la alternancia de las franjas asociando las ondas de luz al comportamiento de las ondas acuáticas.

Ahora bien, la colaboración de Auguste Fresnelpara el rescate de la teoría 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:

Las distintas investigaciones y estudios que se realizaron sobre la naturaleza de la luz, en la época engendraron aspiraciones de mayores conocimientos sobre la luz. Entre ellas,

1. Lograr medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida por las observaciones astronómicas (En \(1\ 670\) el astrónomo danés Olaf Roemer pudo calcular la velocidad de la luz observando el eclipse de una de las lunas de Jupiter).
2. Hippolyte Fizeau \((1\ 819-1\ 896)\) concretó el proyecto en \(1\ 849\) con un clásico experimento. Hizo pasar la luz reflejada por dos espejos entre los intersticios de una rueda girando rápidamente, determinó la velocidad que podría tener la luz en su trayectoria, que estimó aproximadamente en \(300\ 000\ km/s\).
3. León Foucault \((1\ 819-1\ 868)\) al medir la velocidad de propagación de la luz a través del agua. Este experimento fue de gran interés, ya que sirvió de criterio para analizar la veracidad beligerante entre la teoría corpuscular y la ondulatoria.
4. La teoría ondulatoria adquiere cierta preeminencia sobre la corpuscular, y pavimenta el camino hacia la gran síntesis realizada por Maxwell.

Observe el siguiente vídeo corto en el que se explica de manera sencilla naturaleza de la luz: