¿Qué era la luz para Max Planck?

La hipótesis de Planck establece que la luz está formada por corpúsculos de energía llamados fotones, cuya energía es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación, según una constante de proporcionalidad, h, que es la llamada constante de Planck y es una constante fundamental de la naturaleza.

La Óptica cuántica es una rama de la física cuántica que estudia cómo se comportan los fotones, la partícula fundamental de las interacciones electromagnéticas. Así mismo, estudia el comportamiento de los fotones para el uso en la trasmisión de información.

Poco después enunció la ley de Planck, que describe la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico a cierta temperatura. Se trata de un resultado pionero de la física moderna y la teoría cuántica. De su ley se derivan otras, como la de Stefan-Boltzmann y la de Aproximación de Wien.

Ahora, un fotón viajando a la velocidad de la luz tardaría unos 10¯⁴³ segundos en recorrer esa distancia. Eso es el tiempo de Planck, el 'cuanto de tiempo', la medida de tiempo más pequeña que tiene algún significado.

Max Planck: Nos dice que la luz no llega de una manera continua, sino que está compuesta por pequeños paquetes de energía, a los que llamamos cuantos. Estos cuantos de energía se llaman fotones. Toda luz que nos llega viene por pequeños paquetes, no es continua.

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. Einstein estaba pensando lo impensable.

Planteó que en estado basal los electrones se encuentran girando en torno a su nivel de energía, pero que éstos pueden pasar de uno a otro, para ello necesitan absorber energía, si el electrón “salta” a un nivel de energía superior adquieren un estado excitado y se produce un espectro de absorción.

Teoría de la luz: ¿Partícula u onda? Una de las perspectivas considera la luz como una naturaleza ondulatoria; esta produce energía que atraviesa los espacios en una forma parecida a ondas pequeñas que se extienden por la superficie de un estanque en calma tras la caída de una roca.

El fotón es la partícula de luz portadora la interacción electromagnética. Un fotón se caracteriza por su energía o, equivalentemente, por su frecuencia.

La constante de Planck, simbolizada con la letra h (o bien ħ=h/2π, en cuyo caso se conoce como constante reducida de Planck), es una constante física que representa al cuanto elemental de acción. Es la relación entre la cantidad de energía y de frecuencia asociadas a un cuanto o a una partícula.

La constante de Planck se aplica en física cuando se trabaja a escala atómica; por ejemplo, a la hora de calcular la energía de un fotón del espectro visible en el verde con una frecuencia de 5.77 x 10¹⁴ Hz.

En 1900 Planck formuló que la energía se radia en unidades pequeñas separadas que llamamos cuantos. De ahí surge el nombre teoría cuántica. Avanzando en el desarrollo de esta teoría, descubrió una constante de naturaleza universal que se conoce como la constante de Planck.

En 1900, Planck descubrió la constante fundamental que lleva su nombre, que es utilizada para calcular la energía de un fotón. El físico descubrió que la radiación no es emitida ni absorbida en forma continua, sino en pequeñas cantidades a las que denominó cuantos.

Por si alguien tiene curiosidad y la cifra le dice algo, el tiempo de Planck equivale a 5.39124 x 10^-44 segundos, es decir, a: 0,000000000000000000000000000000000000000000539124 segundos. Este número es el mínimo tiempo en el que puede ocurrir algo, digamos, con sentido.

La luz no requiere de un medio material para su transmisión, ya que puede viajar a través del vacío del espacio. Por lo tanto, no está limitada por las propiedades físicas de un material específico, lo que le permite moverse a velocidades tan extraordinarias.

La propagación de la luz se refiere a la forma en que una onda electromagnética transfiere su energía de un punto a otro. Por lo general, ocurren tres procesos principales cuando la luz atraviesa los límites de un medio a otro: Transmisión. Reflexión.

Concretamente, la luz es energía y el fenómeno del color es un producto de la interacción de la energía y la materia. Las ondas electromagnéticas existen como consecuencia de dos efectos: Un campo magnético variable genera un campo eléctrico; un campo eléctrico variable produce un campo magnético.

El experimento de la doble rendija es un experimento realizado a principios del siglo XIX por el físico inglés Thomas Young, con el objetivo de apoyar la teoría de que la luz era una onda y rechazar la teoría de que la luz estaba formada por partículas.

Su teoría era increíblemente inusual. Estaba diciendo que la luz blanca se componía de una serie de rayos de colores primarios que se unen, mientras que todos los demás afirmaban que los colores eran modificaciones confusas de la luz blanca.

Para Newton, la luz era la clave para ver la naturaleza, así que un telescopio preciso era esencial. Decidió crear un telescopio reflector con espejos, que medía apenas 15 centímetros de largo, pero tenía un aumento de 40 veces su diámetro.

A fines del siglo XVII se conocían dos teorías sobre la naturaleza de la luz, la Teoría Corpuscular de Isaac Newton y la Teoría Ondulatoria de Christian Huygens.

Isaac Newton, “Nueva teoría de la luz y los colores” (Lafuente, Valverde y Pimentel, 2004. y Pimentel, J. (2004). El telescopio de reflexión.

En 1900, el físico alemán Max Planck abrió la puerta al mundo de la física cuántica con su teoría sobre los cuerpos negros y la radiación, conocida posteriormente como Ley de Planck. En homenaje a Mario Molina, Premio Nobel de Química 1995, reconocidos especialistas dialogarán en torno a los orígenes de la cuántica.

Los fotones viajan en el vacío a velocidad constante y carecen de masa. Tampoco tienen carga eléctrica, pero presentan propiedades de ondas y de partículas como todos los cuantos. Un fotón puede comportarse como una onda en fenómenos como la refracción, que ocurre por ejemplo en los lentes.

La luz no se considera materia en el sentido tradicional porque no tiene masa y no está compuesta de partículas materiales. La luz es una forma de energía electromagnética que se propaga en forma de ondas o partículas llamadas fotones.

La luz, señaló, “es energía, y se propaga como una radiación electromagnética que presenta un comportamiento dual: de onda y de partícula. En ciertas condiciones, la luz, al interactuar con la materia, se comporta como onda, pero en otras ocasiones como partícula”.