Teoria sobre la naturaleza de la luz

TEMA 10: NATURALEZA DE LA LUZ

1. LA CONTROVERTIDA NATURALEZA DE LA LUZ
1.1. ¿Naturaleza ondulatoria o corpuscular?
S. XVII
Teoría corpuscular (Newton)
Teoría ondulatoria (Huygens)
Explican
Propagación rectilínea en un medio
Propagación tridimensional desde un foco puntual

Reflexión
Reflexión

Refracción
Refracción


Difracción


Interferencia
No explican
Supone mayorvelocidad en medios más densos
Propagación rectilínea

Polarización
Polarización

Interferencia


Difracción

1.2. La reflexión y la refracción desde el punto de vista corpuscular
Newton partió de las siguientes premisas:
Los corpúsculos luminosos son muy pequeños en comparación con la materia ordinaria.
No hay rozamiento en la propagación de dichos corpúsculos por el medio.
Reflexión:Los corpúsculos colisionaban elásticamente contra la superficie de separación entre dos medios. Dada la diferencia de masas, los corpúsculos rebotaban, de modo que la componente del momento lineal paralela a la superficie, px, se mantenía constante (al no existir rozamiento), mientras que la componente de la normal a la superficie, py, simplemente invertía su sentido, manteniendo su mismo valor.De esta forma, se cumple la ley de la reflexión: el ángulo de incidencia, î, y el de reflexión, î´, son iguales.
Refracción:
Los corpúsculos, atraídos por el agua, eran acelerados instantáneamente al atravesar la superficie de separación de ambos medios. Así, la componente py aumentaba y los corpúsculos variaban su dirección de propagación, acercándose a la normal. De ese modo, el acercamientoo alejamiento a la normal al pasar de un medio a otro podría explicarse mediante atracciones o repulsiones.
De esta teoría surge la conclusión de que la velocidad de propagación de la luz en el agua es mayor que en el aire. Sin embargo, siguiendo el modelo ondulatorio de Huygens, se deduce justamente lo contrario.
1.3. El éxito de la teoría ondulatoria
A principios del siglo XIX, el principiofundamental de la superposición o interferencia fue introducido por:
Thomas Young, quien constató experimentalmente la existencia de figuras de interferencia en la luz.
Fresnel, quien logró explicar y demostrar con la teoría ondulatoria modificada de Huygens la propagación rectilínea de la luz.
La teoría corpuscular fue definitivamente descartada cuando Foucault determinó experimentalmente quela velocidad de la luz en medios más densos que el aire (como el agua) era menor, en contra de lo que se deducía de la teoría de Newton.
Maxwell exponía, con acierto, que la luz es una onda electromagnética. Y Hertz publicó una serie de experimentos en los que verificaba la existencia de las ondas electromagnéticas y establecía la manera de producirlas y detectarlas.
1.4. Siglo XX:establecimiento de la naturaleza dual
Hertz puso de manifiesto el efecto fotoeléctrico, por el que la luz que incide sobre una placa metálica arranca electrones y les comunica energía cinética.
Einstein explicó este fenómeno basándose en la hipótesis de Planck y resucitó, así, una nueva forma de teoría corpuscular en la que se hablaba de “cuantos” o “paquetes de energía”, que posteriormente recibirían elnombre de “fotones”.
La naturaleza de la luz es dual: su naturaleza ondulatoria se pone de manifiesto al propagarse, así como en los fenómenos de difracción e interferencia, y su naturaleza corpuscular se evidencia al interaccionar con la materia.

2. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA LUZ
Métodos para su determinación:
2.1. Método de Römer
Römer estudió las ocultaciones de los satélines galileanosde Júpiter al pasar por detrás del planeta. Centró su atención en Ío y llegó a determinar el tiempo o período entre sus dos “salidas sucesivas de la sombra”.
Observó que si se efectuaba la medida cuando la Tierra se encontraba en su posición más alejada de Júpiter, el período se incrementaba. Ese retraso se debía al lapso de tiempo que tardaba la luz en recorrer la distancia adicional.
Si esa...