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La Luz... ¿Onda o particula?

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LUZ

¿ONDA O PARTICULA?== Desde tiempos inmemoriales, la humanidad ha tratado de encontrar el origen de la luz, sus diversos usos y propiedades de esta.

En el siglo XVII, emergieron de Francia dos modelos distintos para explicar el fenómeno de la luz.

El filósofo y matemático francés René Descartes creía que una sustancia invisible, que él denominó el plenum, permeaba el universo. Igual que Aristóteles, Descartes creía que la luz era un disturbio que viajaba a través del plenum, como una ola viaja a través del agua.

Pierre Gassendi, un contemporáneo de Descartes, cuestionó esta teoría, y declaró que la luz estaba compuesta de partículas diferenciadas.

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PARTÍCULAS VS ONDAS===


Mientras se desarrollaba esta controversia entre dos filósofos franceses rivales, dos destacados científicos ingleses del siglo XVII se dedicaron a la batalla de partículas versus ondas.

Isaac Newton, después de considerar ambos modelos, decidió finalmente que la luz estaba hecha de partículas (aunque las llamó corpúsculos).

En 1655 Robert Hooke, que ya era un rival de Newton y de los científicos que identificarían y denominarían la célula, era partidario de la teoría de la onda.

Estos dos científicos, al contrario que muchos otros anteriores, basaron sus teorías en las observaciones del comportamiento de la luz: reflejo y refracción. El reflejo, como en un espejo, era un acontecimiento bien conocido, pero la refracción, que hoy en día es un fenómeno familiar, a través del cual un objeto parcialmente sumergido en el agua parece estar "roto", no era bien entendido en ese entonces.

Newton creía que la refracción podía ser explicada a través de sus leyes de movimiento.

La teoría de la partícula de Newton también estaba basada en sus observaciones de cómo el fenómeno de la onda se relaciona con el sonido; debido a que la luz no podía doblar las esquinas o los obstáculos, Newton creía que la luz no podía difractarse. Por lo tanto, suponía que la luz no era una onda.

Hooke y otros - sobre todo el científico holandés Christian Huygens – creían que la refracción sucedía debido a que las ondas de luz reducían su velocidad a medida que ingresaban en un medio más denso como el agua y, por consiguiente, cambiaban su dirección.

Debido a la fama y reputación de Newton, muchos científicos del siglo XVII y XVIII se adhirieron a la idea que la luz era una partícula. Sin embargo, la teoría de luz como una onda, recibió un gran empuje del científico inglés Thomas Young al principio del siglo XIX.


LA SOLUCION DE THOMAS YOUNGEditar sección

El 24 de noviembre de 1803, Thomas Young se presentó ante la Royal Society de Londres para dar a conocer los resultados de un experimento innovador. El cual se basaba en un simple esquema para ver si la luz demostraba un comportamiento particular hacia las ondas: la interferencia.

Cuando las ondas alcanzan el mismo lugar, en el mismo momento, se unen y crean una onda con el doble de amplitud (altura) de las ondas originales. La unión de las ondas se conoce como "interferencia constructiva", ya que las ondas se unen para construir una onda nueva y más grande. Aquí, las dos ondas que se aproximan una a la otra, tienen amplitudes iguales y opuestas. Cuando se encuentran, se anulan totalmente. Esto efecto de anulación se conoce como "interferencia destructiva", ya que las ondas desaparecen temporalmente cuando se encuentran.

Young reconoció que si la luz se comportaba como una onda, sería posible crear modelos de interferencia destructiva y constructiva usando la luz. Young hizo que un espejo dirigiera un delgado rayo de luz solar en un cuarto oscuro. Young dividió el rayo en dos al poner una delgada tarjeta al borde del haz del rayo.

Cuando dos rayos de luz relucen en la pantalla, Young observó un “patrón de bordes oscuros y claros”. Los bordes claros aparecían donde la intensidad de la luz que golpeaba la pantalla era más acentuada, y los bordes oscuros aparecían donde la intensidad era cero. Allí donde los dos rayos estaban exactamente "en fase", interferían constructivamente y creaban una luz que era más brillante o intensa que cualquiera de los dos rayos por separado. Allí donde los rayos de luz estaban exactamente "fuera de fase", interferían destructivamente y producían una mancha oscura que tenía un total de intensidad de luz de cero.


Para entender el patrón de los bordes del experimento de Young, examinemos más detalladamente el movimiento de dos ondas. Si una onda viaja a mayor distancia que la otra, los picos y los bajos de las ondas se compensarán unos con otros y podrían estar fuera de fase cuando alcancen su destino. Si la diferencia de la distancia del viaje de las dos ondas es todavía mayor, éstas alcanzarán un punto donde el pico de una onda se alinea con la parte inferior de la otra. Sí la onda que viaja más lejos sigue el camino que es exactamente una longitud de onda más larga que el camino que sigue la otra onda, entonces sus picos se alinearán otra vez y llegarán a su destino en fase. A través de este experimento (llamado el experimento de "Doble hendidura").

Young demostró con certeza la naturaleza de la luz como una onda. Sus experimentos respondieron a la afirmación de Newton que la luz no podía darle la vuelta a las esquinas o a los obstáculos ya que, cuando doblaba alrededor de los bordes de una tarjeta, ésta ya lo había hecho. Hoy en día, los físicos saben que las ondas pueden ir alrededor de un obstáculo, pero sólo si el tamaño del obstáculo es comparable al tamaño, o a la longitud de la onda. La tarjeta que Young usó en su experimento era muy delgada - aproximadamente, sólo del grosor de la longitud de onda de la luz que Young estaba usando para dividirla, por lo que la luz sí se doblaba alrededor de la tarjeta. Frente a esta convincente evidencia, los científicos del siglo XIX, tuvieron que reconocer que la luz es una onda. Empero, esto ocurrió lentamente, debido a los obstáculos causados por la reputación de Newton y al legado de su teoría corpuscular. Sin embargo, una vez que la idea de la luz como una onda se arraigó, esta idea allanó el camino para que el físico escocés James Clerk Maxwell concibiera una elegante descripción de la luz como una onda, lo que unificó dos conceptos de la física que se estaban desarrollando, rápidamente, en una teoría completa. Fue esta descripción lo que creó el marco para un descubrimiento que tendría lugar 100 años después, cuando un joven alemán, oficinista de patentes, llamado Albert Einstein mostraría que la concepción de la luz como una onda no era totalmente correcta y, por lo tanto, revolucionaría el pensamiento científico del siglo XX.

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