Naturaleza y propagacion de la luz

NATURALEZA Y PROPAGACIÓN DE LA LUZ

La naturaleza de la luz
Hasta la época de Isaac Newton (1642-1727), la mayoría de científicos pensaban que la luz consistía en corrientes de partículas (llamadas corpúsculos) emitidas por las fuentes luminosas. Galileo y otros intentaron (sin éxito) medir la rapidez de la luz.
Alrededor de 1665, comenzaron a descubrirse evidencias de las propiedadesondulatorias de la luz. A principios del siglo XIX, las evidencias de que la luz es una onda se habían vuelto muy convincentes.
En 1873 James Clerk Maxwell predijo la existencia de ondas electromagnéticas y calculó su rapidez de propagación. Este avance, así como el trabajo experimental que inició en 1887 Heinrich Hertz, demostró en forma concluyente que la luz en verdad es una onda electromagnética.Las dos personalidades de la luz
La concepción ondulatoria de la luz no ofrece una visión completa sobre su naturaleza. Varios efectos asociados con su emisión y absorción revelan un aspecto de partícula, en el sentido en que la energía transportada por las ondas luminosas se encuentra contenida en paquetes discretos llamados fotones o cuantos. Estas propiedades aparentemente contradictorias deonda y partícula se conciliaron a partir de 1930 con el desarrollo de la electrodinámica cuántica, una teoría integral que incluye tanto las propiedades ondulatorias como corpusculares. La propagación de la luz se describe mejor con el modelo ondulatorio, pero para comprender la emisión y la absorción se requiere un enfoque corpuscular.
La luz también se produce durante las descargas eléctricas através de gases ionizados. El brillo azuloso de las lámparas de arco de mercurio, la luz amarillo naranja de las lámparas de vapor de sodio y los distintos colores de los anuncios de “neón” nos resultan familiares. Una variación de la lámpara de arco de mercurio es la lámpara fluorescente. Esta fuente luminosa emplea un recubrimiento fosforescente para convertir la radiación ultravioleta de un arcode mercurio en luz visible.
Una fuente luminosa que ha adquirido importancia en los últimos 40 años es el láser. En la mayoría de fuentes luminosas, la luz es emitida de forma independiente por diferentes átomos dentro de la fuente; en contraste, en un láser los átomos son inducidos a emitir luz en forma cooperativa y coherente. El resultado es un haz muy angosto de radiación que puede llegar atener una enorme intensidad y que está mucho más cerca de ser monocromático o de una sola frecuencia, en comparación con la luz de cualquier otra fuente. Los rayos láser se utilizan en medicina para hacer microcirugía, en reproductores de discos compactos y computadoras para leer la información codificada en un disco compacto o en el CD-ROM; también se emplean en la industria para cortar acero ypara fundir materiales con puntos de fusión elevados, y en muchas otras aplicaciones.

Ondas, frentes de onda y rayos
Cuando las ondas viajan en un material isotrópico homogéneo (un material que tiene las mismas propiedades en todas las regiones y en todas direcciones), los rayos siempre son líneas rectas normales a los frentes de onda. En una superficie de frontera entre dos materiales, como lasuperficie de una placa de vidrio en el aire, la rapidez de la onda y la dirección de un rayo pueden cambiar, pero los segmentos de rayo en el aire y en el vidrio son líneas rectas.
Reflexión y refracción
Cuando una onda luminosa incide en una interfaz lisa que separa dos materiales transparentes (como el aire y el vidrio o el agua y el vidrio), la onda en general es reflejada parcialmente ytambién refractada (transmitida) parcialmente hacia el segundo material. Por ejemplo, cuando usted mira a través de la ventana de un restaurante desde la calle, observa una reflexión de la escena en la calle, pero una persona en el interior del restaurante puede ver a través de la ventana la misma escena conforme la luz la alcanza por refracción.
El índice de refracción de un material óptico,...