Naturaleza de la materia

LA NATURALEZA DE LA MATERIA

A veces las cosas se pueden ver desde muchos puntos de
vista, tienen muchas interpretaciones. Imagínate qué
pasaría si ilumináramos un cilindro desde dos ángulos
diferentes, tal como vemos a la figura:




¿Podemos decir que este cilindro es un círculo? ¡No!
¿Podemos decir que es un cuadrado (o un rectángulo)? ¡No!
Y, aun así, si alguien sólopudiera ver la sombra,
posiblemente pensaría que es un círculo o un cuadrado.

Una cosa parecida pasa con la luz y con la materia. Desde
hace mucho tiempo, desde que Newton empezó a pensar qué era
la luz (s. XVII), los físicos han discutido mucho sobre si
la luz y la materia son ondas o partículas.

¿QUÉ PASA CON LA LUZ?


- Isaac Newton pensaba en la luz como partículacuando se
la imaginaba llegando a un espejo y reflejándose, como si
se tratara de una pelotita rebotando contra la pared.

- Thomas Young realizó un experimento al 1801 que demostró
que la luz era una onda: tenemos un foco de luz (vela) y al
atravesar la primera rendija, la luz se difracta y forma un
foco emisor de ondas (tal como se ve a la figura). Estas
ondas llegan a otra pared condos rendijas, y por cada
rendija se forma un nuevo foco de ondas. A cada punto de la
pared del fondo llegan rayos provenientes de las dos
últimas rendijas y se interfieren. En algunos puntos, se
mantiene la misma intensidad de luz del foco emisor
inicial. En otros, los haces se cancelan mutuamente. Todo
ello, dependerá del desfase debido a la diferencia de
recorridos (Ved la imagencon rayas verticales oscuras y
claras). Este comportamiento es propio de las ondas.







Así pues, la luz ¿es una onda o una partícula?

La luz se comporta como una onda...
...cuando se refracta, pasando de un medio a otro. Por
ejemplo: un palillo recto introducido en un vaso de agua,
se ve doblado.

...cuando pasa por una rendija o topa con un objeto que
tieneuna medida del orden de la longitud de onda de la
luz. En estos casos, se produce la difracción; el rayo de
luz se esparce en todas las direcciones. Si tenemos más de
un foco emisor de luz, los diferentes rayos de luz interaccionan y se producen las interferencias. Estas
interferencias son las responsables de los colores que se
ven en la superficie de un CD
cuando lo iluminamos!Puedes descubrir en qué otros ejemplos encontramos
interferencias en: http://ciencianet.com/p62.html, donde la
explicación es muy clara.
Para más información, consulta la web
http://acacia.pntic.mec.es/*jruiz27/*interf/*young.*htm.
Encontrarás un applet con la imagen resultante de las
interferencias.

La luz se comporta como una partícula...
...cuando somos capaces de arrancarelectrones tan sólo
iluminando la superficie de un metal. ¡Esto es
el que denominamos efecto fotoeléctrico y es la base del
funcionamiento de las placas solares!

...cuando un fotón (que es la partícula de luz) de rayos X
choca con un electrón de un material ligero. El electrón
sale disparado y la energía del electrón y del fotón se
reparte como si se tratara de un choque entre bolas debillar! Esto se denomina efecto Compton.

En las webs que te proponemos verás un ejemplo.
http://www.educaplus.org/luz/lcom*oparticula.html
http://www.youtube.com/watch?v=ds*EKwLDq3*ug

Se tuvo que admitir, pues, que la luz no era ni sólo onda
ni tampoco sólo partícula. Su naturaleza, pues, es dual: es
a la vez onda y partícula.


¿QUÉ PASA CON LA MATERIA?


Suponemosque repetimos el experimento de Young, pero con
electrones en vez de luz. Si hacemos pasar los electrones
por rendijas muy pequeñas, esperaremos obtener dos marcas
en el detector, en los lugares correspondientes a cada una
de las rendijas. Por el contrario, encontramos una imagen
de interferencias, precisamente como sucedía en el caso de
la luz. ¡Pero ahora se trata de electrones!...