La luz. Fotointerpretación.

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La luz para unos fenómenos físicos se comporta como energía y para otros como partículas, pero ambas cosas están ligadas. Hoy en día la teoría de cuerdas ofrece un punto conciliatorio entre ambos conceptos pues según esta teoría todo en el universo en su forma primordial es una cuerda que al vibrar produce una partícula o una onda según el estado de vibración de la cuerda.

En síntesis, hablamos de la naturaleza dual de la luz, porque se comporta como una u otra dependiendo de la situación a la que la enfrentemos, hay diversos fenómenos que explican tanto una naturaleza como la otra, difracción e interferencia para las ondas y reflexión refracción y efecto fotoeléctrico para las partículas.

3.Teoría ondulatoria de la luz

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. Los físicos de la época consideraban que todas las ondas requerían de algún medio que las transportara en el vacío, así que para las ondas lumínicas se postula como medio a una materia insustancial e invisible a la cual se le llamó “éter”. La presencia del éter fue muy cuestionada, ya que existe una contradicción en cuanto a la presencia del éter como medio de transporte de ondas, ya que se requeriría que éste reuniera alguna característica sólida pero que a su vez no opusiera resistencia al libre tránsito de los cuerpos sólidos.

En aquella época, la teoría de Huygens no fue muy considerada, y tuvo que pasar más de un siglo para que fuera tomada en cuenta la esta teoría. Los experimentos del médico inglés Thomas Young sobre los fenómenos de interferencias luminosas, y los del físico francés Auguste Jean Fresnel sobre la difracción fueron decisivos para que ello ocurriera y se colocara en la tabla de estudios de los físicos sobre la luz, la propuesta realizada por Huygens.

Young demostró experimentalmente el hecho paradójico que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas puede producir menos luminosidad que por separado. Ejemplo: en una pantalla negra realizó dos minúsculos agujeros muy próximos entre sí: 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 darían 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.

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Para poder describir una onda electromagnética se pueden utilizar los parámetros habituales de cualquier onda:

- Amplitud (A): Es la longitud máxima respecto a la posición de equilibrio que alcanza la onda en su desplazamiento.

- Periodo (T): Es el tiempo necesario para el paso de dos máximos o mínimos sucesivos por un punto fijo en el espacio.

- Frecuencia (f): Número de de oscilaciones del campo por unidad de tiempo. Es una cantidad inversa al periodo.

- Longitud de onda (λ): Es la distancia lineal entre dos puntos equivalentes de ondas sucesivas.

- Velocidad de propagación (V): Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.

Algunos de los fenómenos más importantes de la luz se comprenden fácilmente si se considera que tiene un comportamiento ondulatorio.

Un fenómeno de la luz identificable con su naturaleza ondulatoria es la polarización. La luz no polarizada está compuesta por ondas que vibran en todos los ángulos, al llegar a un medio polarizador, sólo las ondas que vibran en un ángulo determinado consiguen atravesar el medio, al poner otro polarizador a continuación, si el ángulo que deja pasar el medio coincide con el ángulo de vibración de la onda, la luz pasará íntegra, si no sólo una parte pasará hasta llegar a un ángulo de 90º entre los dos polarizadores, donde no pasará nada de luz.

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Este efecto, además, permite demostrar el carácter transversal de la luz (sus ondas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación).

3.1 Interferencias

Las ondas cambian su dirección de propagación al cruzar un obstáculo o al pasar por una abertura estrecha, cada punto de un frente de ondas es un emisor de uno nuevo que se propagan en todas las direcciones. La suma de estos frentes hace que se mantenga la misma dirección.

Estas ondas iniciales al pasar por dos ranuras crean varios frentes de ondas alineados entre sí.

Pueden ser constructivas o destructivas

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3.2 Difracción

Los nuevos frentes de onda generados en el nuevo medio no se transmiten con la misma velocidad que en el medio anterior por lo que produce una distorsión en la dirección de propagación

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4. Teoría corpuscular de la luz

Esta teoría propuesta por Isaac Newton supone que la luz está formada por partículas materiales (llamadas corpúsculos) que son emitidos por los cuerpos que reflejan la luz a gran velocidad. Este postulado permite afirmar que la luz:

- Se propaga en movimiento rectilíneo en el medio y como son tan pequeños en comparación con la materia, no hay fricción, así los focos luminosos emitirían minúsculas partículas que se propagan en todas direcciones y que al chocar con nuestros ojos, producen la sensación luminosa.

- Se refleja, ya que los corpúsculos chocan elásticamente contra la superficie de separación entre dos medios. Como la diferencia de masas es muy grande los corpúsculos rebotan, de modo que la componente horizontal de la cantidad de movimiento px se mantiene constante mientras que la componente normal py cambia de sentido. Cumpliendo la ley de la reflexión, el ángulo de incidencia y de reflexión eran iguales.

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