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F´ ısica Gu´ de Materia ıa
´ Propagacion de la luz
´ ´ Modulo Comun I Medio

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´ ´ ˜ Nicolas Melgarejo, Veronica Saldana Licenciados en Ciencias Exactas, U. de Chile Estudiantes de Licenciatura en Educaci´n, U. de Chile o

1.

Naturaleza de la luz

A trav´s de la historia son muchos los cient´ e ıficos que han intentado dar explicaci´n al fen´meno o o cotidianode la luz. Plat´n dijo que nuestros ojos emit´ part´ o ıan ıculas que al llegar a los objetos los hac´ ıan visibles. Por otro lado, Arist´teles describi´ a la luz como un flujo inmaterial que se propaga entre el o o ojo y el objeto. Pero estas teor´ no llegaron a explicar algunos fen´menos simples como la reflexi´n y ıas o o refracci´n. o Antes del siglo XIX Newton consider´ la luz como una corrientede part´ o ıculas emitidas por la fuente de luz, las que a su vez estimulaban el ojo, esto ultimo se conoce como la Teor´ corpuscular con la que ´ ıa se pudo dar respuesta a la reflexi´n y refracci´n de forma simple. o o Contempor´neo a Newton era Christian Huygens quien mostr´ que si se considera a la luz como una a o onda tambi´n es posible demostrar la refracci´n y reflexi´n. Esta Teor´ondulatoria de la luz no fue e o o ıa aceptada de forma inmediata por la comunidad cient´ ıfica, hasta que Thomas Young demostr´ que en o ciertas condiciones la luz exhibe un comportamiento de interferencia, esto es, en algunos puntos de la vecindad entre dos fuentes lum´ ınicas, las ondas de luz se combinan pudi´ndose observar interferencias e destructivas y constructivas, fen´meno propio de las ondas. oMaxwell en 1.873 demostr´ que la luz es una onda electromagn´tica de alta frecuencia, y predijo que o e estas ondas deben tener una velocidad de 3·108 [m/s], lo que fue confirmado experimentalmente por Hertz, quien demostr´ adem´s que la luz se refleja, refracta y tiene todas las propiedades de una onda. Aunque o a es posible explicar gran parte de los fen´menos ´pticos, la Teor´ ondulatoria esincapaz de explicar el o o ıa fen´meno fotoel´ctrico. o e El fen´meno fotoel´ctrico corresponde a la emisi´n de electrones por algunos metales al ser expuestos o e o a una fuente lum´ ınica y fue explicado con el concepto de cuantizaci´n de Albert Einstein, el cual propone o que la energ´ de una onda de luz se presenta en “paquetes” de energ´ llamados fotones, lo que da una ıa ıa idea de luzcuantizada. En la actualidad la luz se considera con una naturaleza dual, esto es, en ocasiones la luz se comporta como onda y en otras como part´ ıcula.

2.

Caracter´ ısticas de la luz
Es una onda electromagn´tica de alta frecuencia. e Est´ compuesta por part´ a ıculas sin masa llamadas fotones, las que contienen energ´ ıa. Tiene una naturaleza dual: se comporta como onda y tambi´n como part´ eıcula. Es una manifestaci´n de la energ´ o ıa. Gracias a su naturaleza electromagn´tica, no necesita de un medio material para propagarse, a e diferencia del sonido. La velocidad de cualquier onda electromagn´tica, en particular de la luz, es finita y depende del e medio. En el vac´ esta velocidad es igual a 3 · 108 [m/s] o , lo que es suficiente para dar 7,5 vueltas ıo a la Tierra en un segundo. En unmedio homog´neo la luz se propaga en l´ e ınea recta, siendo un caso puntual del Principio de Fermat. • Principio de Fermat: El trayecto seguido por la luz al propagarse es tal que el tiempo empleado es m´ ınimo. Es posible representar la luz por rayos, los que pueden ser divergentes, convergentes o paralelos. 2

Se llama haz de luz a un conjunto de rayos.

3.

Reflexi´n o

Fen´meno quesucede cuando un haz de luz choca con una superficie, y parte del haz luminoso o vuelve a propagarse por el mismo medio por el que ven´ pero en otra direcci´n. Cumple con la ley de ıa, o reflexi´n descrita anteriormente, es decir, el ´ngulo del haz incidente es igual al ´ngulo del haz reflejado. o a a Recordemos que los ´ngulos son medidos respecto de la normal, recta perpendicular a la superficie en...