Evolución de las teorías sobre la naturaleza de la luz

¿Cuál ha sido la evolución de las teorías que intentan explicar la naturaleza de la luz? Varias teorías intentan explicar la naturaleza de la luz mediante modelos que ayudan a la descripción y estudio de los fenómenos observables.

Teoría de Newton

La luz está compuesta por partículas (corpúsculos) que emiten los cuerpos luminosos, se propagan en línea recta en todas direcciones, pueden atravesar medios transparentes, reflejadas por medios opacos y nos producen la sensación de luz. Esta teoría explica la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción.

Teoría de Huyghens

Teoría ondulatoria (1678): La luz consiste en un movimiento ondulatorio longitudinal como el sonido. Puesto que la luz se propaga también en el vacío, Huyghens supone que las ondas luminosas necesitan un medio para propagarse (éter). La luz es generada por la vibración de las partículas incandescentes y se propaga a través del éter.

James Clark Maxwell

Teoría electromagnética: En 1865 llegó por un camino puramente teórico a demostrar la existencia de las ondas electromagnéticas y a deducir que la velocidad de éstas es equivalente a la velocidad de la luz en el vacío; como consecuencia de ello, define las ondas luminosas como ondas electromagnéticas.

Max Plank

Teoría de los cuantos (1900): explica los fenómenos fotoeléctricos de intercambios de energía entre materia y luz.

De Broglie

Mecánica ondulatoria (1924): Concilia las teorías electromagnéticas y de los cuantos en la dualidad de la naturaleza de la luz.

Parámetros de las ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas están formadas por campo eléctrico y magnético, sus características son que son perpendiculares a su desplazamiento, la amplitud determina el brillo o la intensidad de la luz, la relación amplitud/fase condiciona la polarización.

Velocidad de propagación

La velocidad de la luz en el vacío es 3x10^8 km/seg. La frecuencia/longitud de onda: en las ondas electromagnéticas existe la misma relación entre ambos conceptos.

Propiedades de las energías del espectro electromagnético

Está formado por todas las radiaciones electromagnéticas y tienen propiedades en común como ser irradiadas desde una fuente energética, capaces de atravesar sustancias transparentes, desplazarse a gran velocidad y irradiarse en líneas rectas.

Espectro visible y espectro luminoso

Es una energía radiante electromagnética comprendida entre 300 y 1500 nm y está compuesto por espectro visible y el espectro luminoso no visible. El espectro visible es capaz de impresionar el sentido de la vista y cada longitud de onda produce un estímulo diferente dentro del ojo.

Clasificación de materiales según transmisión de luz

Transparentes: transmiten los rayos luminosos incidentes. Translúcidos: transmiten los rayos luminosos incidentes pero desordenándolos. Opacos: no transmiten luz.

Sombra y penumbra

Debido a la propagación de la luz, detrás de los cuerpos opacos iluminados, queda un espacio oscuro perfectamente delimitado que se denomina sombra. Las zonas intermedias se llaman penumbra.

Reflexión

Cualquier objeto sin luz propia es observado en virtud de los rayos luminosos que le llegan y refleja de forma selectiva o uniforme.

Refracción

La refracción es un cambio brusco de dirección que experimenta un rayo luminoso al cruzar la superficie de separación de dos medios.

Interferencia

Se superponen dos o más rayos luminosos y producen una única onda cuya amplitud es la suma de las dos amplitudes.

Difracción

La difracción es la dispersión de luz en el borde de los obstáculos. Puede explicarse considerando la propagación de la luz como un movimiento ondulatorio.

Polarización

Las ondas de luz vibran en planos perpendiculares a la dirección del desplazamiento. La polarización depende de la relación entre las fases y amplitudes del campo eléctrico y magnético.

Magnitudes características de la luz

La energía luminosa que impresiona nuestra retina puede proceder de fuentes primarias y secundarias. La calidad se define como la temperatura de color y se expresa en grados Kelvin. La intensidad de la luz varía con la distancia y se rige por la ley del cuadrado inverso.