¿Cuáles son las 2 teorias qué explican la naturaleza de la luz?

Nos encontramos nuevamente con dos hipótesis contradictorias, la teoría electromagnética y la de los cuantos. Auna la teoría electromagnética y la de los cuantos, herederas de la ondulatoria y corpuscular respectivamente, evidenciando la doble naturaleza de la luz.

La discusión más intensa en la historia en torno a la naturaleza de la luz se dio a finales del siglo XVII, entre quienes defendían la idea corpuscular, con su máximo representante en ese momento: Isaac Newton, y quienes abogaban por una teoría ondulatoria, propuesta por Robert Hooke.

La teoría ondulatoria puede utilizarse para explicar la propagación de la luz y la teoría corpuscular para describir la interacción de la luz con la materia. Podemos pensar que se comporta como energía radiante transportada por fotones y transmitida por un campo ondulatorio. (Tippens, 2011, p. 649).

Hay dos hipótesis principales: la teoría corpuscular, defendida por Isaac Newton (Óptica 1704), y la ondulatoria, apoyada por científicos como Christian Huygens (Tratado sobre la luz, 1690).

Un primer modelo: la luz se comporta como las partículas mecánicas (Newton). Un segundo modelo: la luz se comporta como las ondas (electromagnéticas). ¿Qué explica cada uno de los modelos? ¿Qué deja sin explicar?

La teoría corpuscular estudia la luz como si se tratase de un torrente de partículas sin carga y sin masa llamadas fotones, capaces de transportar todas las formas de radiación electromagnética.

Christian Huygens propuso en 1678 que la luz era un fenómeno ondulatorio que se propagaba en un medio material denominado éter. Isaac Newton publico en 1704 su teoría corpuscular afirmando que la luz estaba formada por pequeñas partículas que se desplazaban en línea recta.

Pitágoras de Samos (580-495 a.C.) y Leucipo (460-370 a.C., aprox.) sostenían que la luz era “algo” que fluye y es captado por nuestros ojos, excitando el sentido de la vista; a esta interpretación se le denominó “teoría de la emisión” o “teoría de la intromisión”.

Isaac Newton publico en 1704 su teoría corpuscular afirmando que la luz estaba formada por pequeñas partículas que se desplazaban en línea recta. Explicaba erróneamente la propiedad de la refracción de la luz suponiendo que en un medio denso la luz viajaba a mayor velocidad que en el vacío.

La teoría ondulatoria de la luz se atribuye al físico holandés Christian Huygens (1629-1695). En la primera exposición que hizo Huygens de esta teoría, dijo que la luz se propaga por medio de ondas mecánicas que son producidas por un foco luminoso.

Huygens elaboró la teoría ondulatoria de la luz, partiendo del concepto de que cada punto luminoso de un frente de ondas puede considerarse una nueva fuente de ondas, este es el denominado Principio de Huygens.

Consistía en suponer que la energía de la luz no estaba distribuida de manera continua, como en una onda luminosa, sino de manera discreta en cuantos localizados puntualmente. Conjeturó que cada cuanto de luz poseía una energía E = hn, de acuerdo con la fórmula de Planck para la energía cuantificada (Planck, 1900).

En 1905, Einstein había argumentado que, a veces, la luz parecía consistir en "cuantos" (lo que hoy son los fotones) y, cuatro años más tarde, introdujo la dualidad onda-partícula en la física. Es decir que la luz no era una onda o una partícula: era ambas cosas.

TEORIAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ

La Física moderna considera que la luz tiene una naturaleza dual, comportándose como onda o como partícula según el experimento al que se someta. Es lo que se conoce como dualidad onda - corpúsculo.

Partiendo de una posición conocida, el principio de Huygens establece que cada punto de un frente de onda es una fuente de ondículas que se propagan hacia adelante con la misma velocidad que la propia onda. El nuevo frente de onda es tangente a todas las ondículas.

La teoría corpuscular (Newton) implicaba que la luz viajaría más rápido en un medio más denso, mientras que la teoría ondulatoria (Huygens y otros) implicaba lo contrario. La teoría clásica de las partículas fue finalmente abandonada…

La naturaleza corpuscular de la luz está basada principalmente en los trabajos de Newton. La naturaleza ondulatoria, en los trabajos clásicos de Hooke y Huygens.

La luz es de naturaleza ondulatoria porque su propagación es semejante a la propagación de una onda producida en un estanque, es decir transversal. La luz es una onda luminosa porque se refleja de manera parecida a las ondas mecánicas, cumpliendo con las leyes de la reflexión.

Isaac Newton (1642-1727)

En 1672 Newton expuso el resultado de algunos de sus experimentos en una reunión de la Royal Society, donde defendía también la teoría corpuscular de la luz.

Newton entendía los colores como percepciones humanas, no cualidades absolutas, de longitudes de onda de luz. Al categorizar sistemáticamente los colores, definió tres grupos: Primarios (rojo, azul, amarillo) Secundarios (mezclas de colores primarios: verde, naranja y morado)

Refracción. El hechos de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene difícil explicación con la teoría corpuscular.

A partir de esta teoría explicó la reflexión y refracción de la luz, ya que son fenómenos típicos de las ondas. Sin embargo no pudo explicar la propagación de la luz en el vacío ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

La teoría Corpuscular de Newton no podía explicar: Los cuerpos, al emitir corpúsculos, debían perder masa y esto no se había observado.

Huygens y Newton propusieron modelos explicativos de la luz. Huygens planteó el modelo ondulatorio y Newton el corpuscular (ambos modelos eran parcialmente ciertos). Hoy sabemos que la luz puede ser entendida como una onda electromagnética, por lo que Huygens acertó con su hipótesis.

La teoría Ondulatoria de Hyugens no podía explicar: No se encontraba una explicación para la propagación de la luz en el vacío, ya que se pensaba que todas las ondas necesitaban un medio material para propagarse.

En el siglo XVII, el científico holandés Christiaan Huygens (1629-1695) descubrió un cuerpo celeste tan distante de la Tierra como la luna Titán, el mayor de los satélites de Saturno.