La luz

Óptica. Teoría ondulatoria y corpuscular. Huygens. Newton. Cuántica: fotónica

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Introducción

En este trabajo se dará a conocer las diferentes visiones y conocimientos que se han tenido con respecto a luz.

Una de las ramas más antiguas de la física es la óptica, ciencia de la luz, que comienza cuando el hombre trata de explicar el fenómeno de la visión considerándolo como facultad anímica que le permite relacionarse con el mundo exterior.

   

Dejando de lado las ideas más antiguas sobre la naturaleza de la luz, los mayores físicos de esta ciencia son Isaac Newton y Cristian Huygens. Los cuales fueron creadores, por separado, de las dos teorías clásicas, la ondulatoria y la corpuscular, las cuales tratan sobre la naturaleza de la luz.

 

Ideas de sobre la Luz

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

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.

La luz es importante para el hombre por la función clorofílica de las plantas, por el clima, etc. Esto significa que hay muchos aspectos que hay que contemplar al estudiar la luz. Por ejemplo, desde el punto de vista de la energía, de color oscuro se calientan más que los de colores claros cuando reciben luz. Esto se debe a que el color que uno percibe de los cuerpos es precisamente la parte de la luz que no han absorbido, es decir, si observamos un objeto de color verde significa que el cuerpo refleja el color verde y absorbe los demás. Mientras más energía luminosa absorba un cuerpo, más se calentará.

Adelantos en la Edad Media

La Física en la periodo medieval dio grandes aportes o saltos como:

  • Grosseteste, Roger Bacon y Dietrich de Friburgo explicaron la acción de lentes al concentrar los rayos luminosos como al ampliar los objetos.

  • Lippershey, invento el telescopio en 1608, combinando casualmente unos espejos

  • Sneel, físico holandés(1591-1626), descubrió la ley de refracción, que dice que cada rayo de la onda incidente y el correspondiente rayo de la onda reflejada forman un plano perpendicular al plano de separación de los medios y que el ángulo que forma el rayo incidente con la recta normal a la frontera (ángulo de incidencia) es igual al ángulo de esta normal con el rayo reflejado (ángulo de reflexión), con esto la óptica paso a ser geometría y en principio hizo posible la creación de telescopios perfectos.

  • Newton, encontró la solución a un problema, los colores en el telescopio se veían afectados y construyo el primer telescopio de reflexión.

  • Grimaldi, quien había estudiado antes que Newton los colores que se producían en el borde de las sombras, especialmente en objetos pequeños y muy delgados como los cabellos, encontró que los rayos de luz no son completamente rectilíneos, sino que se desvían y difractan al pasar cerca de un objeto.

La Luz:

A continuación se mostraran las teorías que han repercutido mas en la historia de la física, estas fueron echas en la época medieval y después fueron ratificadas por Einstein quien dijo que finalmente era una mezcla de las dos.


Esta teoria fue creada por Isaac Newton y dice que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por objetos luminosos, los cuales se propagan en línea recta, pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica: La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión.


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 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.

Esta teoría esta creada por Huygens define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el Eter, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales.

Esta teoría tiene una dificultad fundamental que es precisamente la hipótesis del éter.

Esta teoría no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton y básicamente por que el éter era muy hipotético. Tuvo que pasar más de un siglo para que se tomara nuevamente en consideración la "Teoría Ondulatoria". Los experimentos de Young (1801) sobre fenómenos de interferencias luminosas, y los de Fresnel sobre difracción fueron decisivos para que se tomaran en consideración los estudios de Huygens y para la explicación de la teoría ondulatoria.

Huygens 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 todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse, y el éter era muy hipotético.

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

La Física hoy reconoce que la teoría mas aceptada es la teoría cuántica, esta fue creada por Einstein, e indica que la luz es la mezcla de las dos teorías. Explica que en vez de corpúsculos, son fotones, unidades de energía, y esta (la energía) depende de la frecuencia, entonces, a menor frecuencia posee menos energía y presenta cualidades de onda. En cambio, la luz visible tiene mayor frecuencia posee características ondulatorias y corpusculáres. Estudios posteriores demostraron que la dualidad de la luz no es inherente a está, sino que es característico de cualquier flujo de partículas elementales como electrones.

En este trabajo se ha demostrado la evolución del hombre con respecto a su saber sobre la luz y sus fenómenos. Del pensar que la luz, o ¿ Porque nosotros vemos?, era propiedad del ojo, como “unos tentáculos”, se paso conocer que la luz viajaba en pequeñas particulas con energia llamadas fotones, los cueles presentaban cualidades de onda o corpúsculo, según su frecuencia o energia, y que el revote de esta ( la luz) era lo que causaba que nosotos podamos ver.

Enciclopedia Encarta 1998

Galaxia Física 11

Internet:

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