la teoría de la relatividad

LA TEORÍA DE LA RELATIVIDAD (EINSTEIN 1905 Y 1917) EN
LA GÉNESIS Y DESARROLLO DE LA TEORÍA ONDACORPÚSCULO DE LOUIS DE BROGLIE
FRANCISCO ARAGÓN DE LA CRUZ
CSIC, Madrid

Los trabajos de Einstein [1905a, 1917] establecieron el concepto de corpúsculo
de luz (el término fotón fue posterior, debido a G. N. Lewis en 1926) como entidad
física independiente con un impulso p=hν/c=mc. Esto hizoreflexionar a Louis de
Broglie sobre la idea de corpúsculo de luz, como un átomo de luz con una masa
muy pequeña, pero finita, y velocidad ligeramente inferior a la constante c (velocidad de la luz en el vacío), con objeto que su masa no fuera infinita, siguiendo la
teoría de la relatividad [EINSTEIN, 1905a], y que estos átomos de luz tuvieran la
posibilidad de formar moléculas a semejanza de ungas. La forma de dar realidad a
esta idea era llegar con ella hasta las dos fórmulas emblemáticas de la teoría de la
radiación del cuerpo negro: la de Wien y la de Planck. El punto débil de ambas era
la utilización de la teoría electromagnética de Maxwell para su obtención.
En 1922, Louis de Broglie publica en el Journal de Physique [BROGLIE,
1922a] “un cierto número de resultados ya conocidosde la teoría de la radiación en
el cuerpo negro”, pero que ahora él los expone “por razonamientos que utilizan la
termodinámica, la teoría cinética y la de los cuantos, pero sin intervenir el electromagnetismo”. Su única hipótesis propia era que la luz estaba formada por átomos
que pueden formar moléculas de 2 o más átomos. La conexión con la óptica está en
la existencia de una frecuenciacuántica que determina su masa según el trabajo de
mecánica relativista [EINSTEIN, 1905b] donde Einstein llega a su famosa fórmula
E=mc2, y esta energía está ligada a la óptica por la fórmula de Planck E = hν. En
estos momentos Louis de Broglie está utilizando la teoría cuántico corpuscular
einsteniana de la luz que, cuando su aparición en 1905, no fue aceptada por los
físicos de renombre por iren contra de las ondas electromagnéticas de Maxwell.
En los razonamientos de su trabajo utiliza la dinámica relativista junto a la hipótesis de los cuantos de luz. Considera la radiación del cuerpo negro en equilibrio,
a una temperatura absoluta T, como un gas formado por átomos de luz de energía
luminosa E=hν. Si solo utiliza el concepto de átomos, no el de moléculas, llega a la
fórmula deWien, pero la expresión que alcanza de Broglie, 4πh/c3, difiere en el
factor 2 de la ley obtenida por Wien: 8πh/c3. Esta diferencia no se debe a un error,
sino que probablemente, como León de Brillouir hace observar, es a causa de no
haber introducido en la teoría anterior la noción de polarización de la luz, pues cada
átomo de luz está unido a un estado de polarización interna, de circulaciónizquierActas VIII Congreso de la Sociedad Española de Historia de las Ciencias y de las Técnicas

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da o derecha, representado por un vector axial que tiene la dirección de la velocidad
de propagación de la luz.
El siguiente paso que dio de Broglie fue llegar por el mismo procedimiento, es
decir, prescindiendo de la teoría electromagnética, a la ley dePlanck. En el mismo
año del artículo anterior, en los Comptes Rendus des Sciences [BROGLIE, 1922b],
establece que los átomos de luz pueden en ciertos casos aglomerarse en moléculas
de 2, 3,...,n átomos de luz, y así obtiene la fórmula de Planck, que decide expresar
de la forma siguiente:
E = ∑∝1 nhν = ∫(8πh /c3)ν3e-nhν/KTVdν = E1 + E2 + E3 +….+ En…
El primer término E1 corresponde a la energíarepartida en un cuanto de luz, el
segundo E2 a la repartida en dos cuantos de luz (2hν, molécula de dos átomos de
luz) y así sucesivamente.
Con esta expresión física, la ecuación de Max Planck, sobre la radiación encerrada en la cavidad de un volumen V del cuerpo negro, puede interpretarse como un
gas formado por átomos y moléculas de luz. Este interés por las propiedades de la
luz como...