1 LaLuz

OPTICA

IES La Magdalena.
Avilés. Asturias

NATURALEZA DE LA LUZ

A finales del siglo XVII dos teorías pugnaban por explicar la naturaleza de la luz.
La teoría corpuscular mantenía que la luz se compone de pequeñas
partículas que son emitidas por los focos luminosos. Dichas partículas se
propagan en línea recta e inciden sobre los cuerpos, rebotando en ellos
(reflexión) o propagándose en su seno(refracción) hasta que llegan a nuestros
ojos haciendo posible de esta manera la visión de esos objetos.
Isaac Newton fue el principal defensor de esta teoría, la cual era capaz de
explicar los fenómenos hasta entonces conocidos como la reflexión o la
refracción.
Para explicar la refracción Newton
consideraba que cuando las
partículas de la luz se propagan en
un medio son atraídas por éste.
Sucedeque cuando la luz atraviesa
Isaac Newton (1642 - 1727)
medios distintos su velocidad varía
como consecuencia de la distinta
atracción ejercida por el medio sobre las partículas luminosas,
siendo la diferente velocidad de propagación la causa que
explica la flexión (refracción) de los rayos de luz cuando se
propagan en medios distintos.
En la figura se puede ver el esquema de una partículaluminosa
que pasa del aire al agua. Como consecuencia de la mayor
atracción ejercida por el agua sobre las partículas luminosas la
componente vertical de su velocidad aumenta, permaneciendo
inalterada la componente horizontal. Como consecuencia de que
la velocidad de la luz es mayor en el agua su trayectoria se
altera produciéndose un acercamiento del rayo a la normal.
La teoría corpuscular justificabacorrectamente la ley enunciada por Snell hacia 1620 que establecía una
relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción:

v1 x = v1 sen (i) 

v 2 x = v 2 sen (r ) 

Como : v1 x = v 2 x

v1 sen (i) = v 2 sen (r )

i
i
Tal y como se puede comprobar en la expresión
deducida, y suponiendo que v2 >v1 , el ángulo
de refracción es inferior al de incidencia, tal y
como se observa en laexperiencia.

r
r

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Física 2º Bachillerato. IES La Magdalena. Avilés. Asturias

Naturaleza de la luz

La teoría ondulatoria mantenía que la luz era una onda. Como tal onda necesitaba de un medio en el
que propagarse. Según Huygens dicho medio (de naturaleza desconocida y al que denominó éter
luminífero) debería llenar la totalidad del espacio y penetrar en todos los cuerpos materiales. Suspropiedades eran bastante desconcertantes: elevadísima elasticidad junto con una densidad muy baja.
La teoría ondulatoria justificaba la refracción de la luz suponiendo que la
velocidad de la luz en el agua es inferior a la velocidad en el aire. Si
admitimos esta suposición cuando un frente de onda comienza a propagarse
en el agua lo hace más lentamente (ver figura). En consecuencia, se produce
un cambio enla trayectoria del rayo que se acerca a la normal. Además, como
se puede observar en la figura, la longitud de onda debería ser menor en el
agua que en el aire.
La teoría ondulatoria contaba
en su haber la posibilidad de
explicar
correctamente
el
fenómeno de la difracción de
la luz, ya descrito en la época
por Grimaldi. Newton, ante
la imposibilidad de explicar Cristiaan Huygens (1629 - 1695)
elfenómeno desde el punto
de vista corpuscular, abogó por la elaboración de una
nueva teoría que fusionase ambas concepciones.

Curiosamente la teoría ondulatoria de la luz también lograba
justificar la ley de Snell :

λ1 
sen (i)  λ 1
λ2
=

λ 2  sen (i) sen (r )
AB=
sen (r ) 
Como : λ f = v
AB=

i

A
λ2

i
r

λ1

v1

v1
v2
=
; v 1 sen (r ) = v 2 sen (i)
sen (i) sen (r )

B
v2

Si suponemosque v2 < v1 , el ángulo de refracción es
inferior al de incidencia y el rayo se acerca a la normal.

r

Considerando todo lo dicho, parecía que la prueba definitiva a favor de una u otra teoría sobre la naturaleza
de la luz se tendría determinando la velocidad de propagación de la luz en el agua. Desafortunadamente , y
en la época en la que Newton y Huygens propusieron sus teorías, esto aún no...