Teoría Corpuscular de la Luz de Newton: Propagación, Reflexión y Refracción

Según esta teoría, desarrollada en el año 1671 por el físico inglés Isaac Newton, la luz consistía en la proyección o emisión de pequeños corpúsculos materiales (Newton los llamaba «accesos») a partir del foco luminoso, los cuales se propagaban a gran velocidad y rectilíneamente (a causa de su inercia) en todo medio transparente y homogéneo.

Este modelo corpuscular explica satisfactoriamente no sólo la propagación rectilínea de la luz, sino también su reflexión, que se produce como consecuencia de los choques elásticos de los corpúsculos luminosos con la superficie de los cuerpos iluminados. Si no existe rozamiento, la componente tangencial de la velocidad de la partícula no varía, pero, en cambio, la componente normal a la superficie se invierte, a causa de la enorme diferencia de masa existente entre las partículas de la luz y el cuerpo iluminado. Como consecuencia de ello, los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales.

La teoría corpuscular también permite la comprensión de otros fenómenos luminosos descubiertos con posterioridad, tales como el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton.

En lo que respecta a la refracción, Newton, para explicar el cambio brusco de velocidad que experimenta la luz al pasar de un medio a otro diferente, admite la existencia de fuerzas que actúan a distancias muy pequeñas, en las proximidades de la superficie de separación de los dos medios, entre los corpúsculos de la luz y los átomos materiales. Estas fuerzas no afectan a la componente tangencial de la velocidad, pero sí a la componente normal, lo que se traduce en un cambio en la dirección del haz luminoso al cruzar la superficie límite. Así, cuando la luz pasa del aire al agua cambia de dirección acercándose a la normal, cumpliéndose, de acuerdo con la figura, las siguientes relaciones:

sen i/sen r = v1/v2

y como v_1x = v_2x, resulta finalmente

De esta forma, como i > r, se habrá de cumplir, si se admite la teoría corpuscular, que la velocidad de la luz en el agua sea mayor que en el aire. En la época de Newton no se disponía de medios para medir una velocidad tan elevada como la de la luz, lo que permitiría comprobar o refutar la anterior expresión. Hubo que esperar hasta el año 1862, en que el francés Léon Foucault comprobó experimentalmente que la velocidad de la luz, en contra de la suposición de Newton, era menor en los medios más densos, adquiriendo su máximo valor cuando se propaga a través del vacío.

Aparte de la refracción, el modelo corpuscular «falla» al pretender interpretar otros fenómenos luminosos, tales como la difracción y las interferencias. Sin embargo, el gran prestigio de Newton hizo que la teoría corpuscular fuese aceptada por la mayoría de los científicos de su época y que durante más de un siglo mantuviese su supremacía frente al modelo ondulatorio propuesto por Huygens.

n₁sen i =n₂sen r_f - Donde n₂ es el índice de refracción del medio 2 y n₁ el índice de refracción del medio 1. Cuando n₁>n₂, el sen i < sen r_f y en consecuencia if. Ocurre entonces, que existe un cierto ángulo de incidencia, llamado ángulo límite, al que corresponde el de refracción, r_f = 90º. Si mandamos un rayo incidente cuyo ángulo de incidencia sea mayor que el límite no se produce refracción, sino que ese rayo se refleja en la superficie de separación de los dos medios, siguiendo la ley de la reflexión, o en otras palabras, la superficie de separación, en este caso, se comporta como si fuese un espejo. A este comportamiento se le llama reflexión total.