La teoría ondulatoria de la luz: definición y evidencia

¿Qué es la luz?

¿Qué es la luz? Esta es una pregunta que puede responderse de manera muy simple o complicada en extremo. Una forma sencilla de responder es decir que la luz es un tipo de onda que hace que los objetos sean visibles para los ojos humanos. El sol produce luz y esa luz rebota en los objetos y llega a nuestros ojos. Esto hace que podamos ver cosas, porque el cerebro puede interpretar esa luz y decirnos qué hay ahí fuera. Bastante simple.

Pero, ¿de qué está hecha la luz? ¿Como funciona? La física responde a esa pregunta más profunda. Y tomó siglos averiguarlo.

Un paso importante ocurrió a principios del siglo XX: descubrimos que la luz era TANTO una partícula como una onda. Eso puede parecer imposible. Puede que te rasques la cabeza, y eso es ciertamente lo que los físicos sintieron al principio sobre la idea. Pero gracias a Albert Einstein y Max Planck, sabemos que la luz puede actuar como una partícula o como una onda, según las circunstancias. A esto se le llama dualidad onda-partícula .

En la lección de hoy, vamos a hablar sobre el comportamiento de la luz como una onda.

La teoría ondulatoria de la luz

La teoría ondulatoria de la luz fue la forma en que entendimos la luz por primera vez. La teoría fue difundida de manera más significativa por Robert Hooke y Christiaan Huygens en el siglo XVII.

Ellos predijeron que si la luz fuera una onda, veríamos ciertas cosas. Veríamos que la luz podría reflejarse en superficies brillantes, refractarse (o doblarse) al pasar de un material a otro, y difractarse (o extenderse) alrededor de objetos o al moverse a través de rendijas. También debería ser posible ver interferencias, donde los picos o valles de ondas se suman para crear una luz más brillante, y los picos y valles se cancelan para crear áreas más oscuras.

Evidencia

Todas estas cosas se vieron en experimentos formales en el siglo XIX. Pero algunos de ellos son fáciles de ver en su propia casa. Es obvio que la luz puede reflejarse, solo tiene que mirarse en un espejo. La luz rebota en el espejo y entra en tu ojo para que puedas verte a ti mismo. También es obvio que la luz puede refractarse: todo lo que tiene que hacer es poner una cuchara en un vaso grande de agua y observar cómo parece doblarse la cuchara.

Eso sucede porque la luz se dobla a medida que se mueve entre el aire y el agua. Ambas cosas se pueden ver aún más claramente en un laboratorio usando rayos de luz o láseres.

La difracción fue más difícil de reconocer y se prolongó hasta principios del siglo XIX. Thomas Young demostró que la luz se esparce cuando atraviesa un espacio y que dos fuentes de luz pueden interferir entre sí, creando patrones. Cuando los dos picos o depresiones de las dos fuentes de luz golpean una pantalla en el mismo lugar, se obtiene un área brillante. Además, cuando un pico y un valle golpean la pantalla en el mismo lugar, se cancelan y obtienes un área oscura. Esto solo se puede explicar si la luz es una onda.

Toda esta evidencia convenció a la gente de que la teoría ondulatoria de la luz era completamente cierta y que era todo lo que había para la luz. Entonces, cuando Einstein y Planck usaron el experimento del efecto fotoeléctrico para mostrar que la luz también podía actuar como una partícula, ¡fue un gran impacto!

Resumen de la lección

La luz es un tipo de onda que hace que los objetos sean visibles para el ojo humano. El sol produce luz, que rebota en los objetos y llega a nuestros ojos. Pero explicar de qué está hecha la luz es mucho más complejo que esto.

A principios del siglo XX, descubrimos que la luz es tanto una partícula como una onda. A esto se le llama dualidad onda-partícula . Pero esto fue una sorpresa, porque antes de eso estábamos seguros de que la luz era una onda. Esta teoría anterior se denominó teoría ondulatoria de la luz .

Tenemos evidencia bastante sólida para apoyar la teoría ondulatoria de la luz. Pudimos ver que la luz podría reflejarse (rebotar), refractarse (doblarse), difractarse (extenderse) e interferir, produciendo patrones de luz y oscuridad. Estas cosas solo podrían explicarse si la luz fuera una onda. El trabajo de Einstein y Planck mostró que la luz también era una partícula, lo que fue una gran sorpresa.

Los resultados del aprendizaje

Al terminar esta lección, es posible que desee confirmar su capacidad para:

• Definir la dualidad luz y onda-partícula
• Discutir la teoría ondulatoria de la luz y la evidencia que la respalda.