Evolución de los conceptos en ciencias naturales: Naturaleza de la Luz

in StemSocial2 months ago
¡Hola querida comunidad de Hive! Luego de unos días de receso, estoy sumamente contenta de estar nuevamente con ustedes compartiendo un nuevo tema. Anteriormente hemos desarrollado temas relacionados con las ondas, tales como el sonido; en esta ocasión me resulta importante hablar de un fenómeno que está muy presente en la cotidianidad y que resulta ser muy interesante de conocer, se trata de la Luz.

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Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.

Desde los antiguos griegos, el género humano ha combinado el conocimiento de los fenómenos naturales con el razonamiento lógico, para descifrar la interacción del hombre con el medio ambiente. Como la luz juega un papel de primera línea en la conciencia del mundo que nos rodea, no es de extrañar que las preguntas sobre su naturaleza hayan ocupado, junto con las Leyes de la Mecánica, la estructura del universo y el comportamiento de los cuerpos celestes, un lugar privilegiado en la mente del estudioso de los fenómenos físicos. Sin embargo, la naturaleza de la luz mostró ser un problema más complicado que los que antes había enfrentado el hombre.

La luz es fundamental para la presencia de la vida en el planeta Tierra. La función clorofílica de las plantas, por ejemplo, da lugar a una serie de procesos encadenados, sin los cuales dudaríamos de la factibilidad de la especie humana. El desarrollo de la civilización, la comunicación sensorial y un sin número de aspectos triviales de la actual vida comunitaria, serían imposibles sin la presencia de la luz.

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Ahora bien, ¿Qué es la luz? La naturaleza de la luz ha intrigado a los estudiosos de los fenómenos físicos durante cientos de años. Algunos antiguos filósofos griegos pensaban que la luz estaba constituida por partículas muy pequeñas, que emanaban de los objetos y penetraban en el ojo para crear la sensación de visión. Otros, entre quienes estaban Sócrates y Platón, sostenían que la luz consistía de un torrente de filamentos emitidos por el ojo, que chocaban contra los objetos y permitía observarlos. Para soportar esta afirmación, Euclides, haciendo uso del pensamiento lógico que dominaba la época, decía que un objeto pequeño sobre el piso sólo podía verse cuando nuestros ojos se enfocaban hacia él.

A esta concepción de que la luz consistía de partículas. Empédocles, también filósofo griego, aparecía como una voz disidente: en lugar de pensar que la luz era consecuencia de la propagación de partículas (teoría corpuscular), consideraba que la misma se propagaba como una onda (teoría ondulatoria).

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La teoría inicial de la luz, como partículas que emanaban de la fuente de luz o del ojo, fue desechada, ya que no podía explicar por qué los objetos no podían verse en la oscuridad: en este caso, ¿Qué se hacen las partículas?

Durante el siglo XVII, se hicieron esfuerzos considerables para inventar modelos sobre la naturaleza de la luz, que pudieran explicar el comportamiento experimental de los fenómenos asociados a su propagación, en particular la reflexión y refracción de la misma. Renace, así, la teoría corpuscular, respaldada por varios científicos, incluyendo la voz autorizada de Newton.

De acuerdo a Newton, el Sol y otros cuerpos incandescentes emiten corpúsculos muy livianos, que poseen una alta velocidad y se mueven en línea recta. Según esta teoría, la cantidad de partículas emitidas era proporcional a la intensidad de la fuente y la reflexión de la luz ocurría cuando los corpúsculos chocaban contra una superficie y se devolvían al mismo medio, cambiando su dirección de acuerdo al ángulo de incidencia.

La refracción de la luz tiene lugar cuando atraviesa medios de distintas densidades. De acuerdo con la teoría corpuscular, si la luz pasa de un medio dado a otro más denso, los corpúsculos son atraídos por la masa del medio de mayor densidad, haciendo que su velocidad aumente. Esta última deducción lógica fue echada por tierra, posteriormente, mediante resultados experimentales, lo que condujo a cuestionar la teoría corpuscular. La teoría corpuscular, además, se sustentaba en la observación en torno a que la luz parecía viajar en línea recta, en lugar de curvarse en los obstáculos tal como lo hacen las ondas de sonido.

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En 1960, el físico holandés Christian Huygen proporciona evidencias de que la luz se difractaba alrededor de obstáculos, tal como lo hacía cualquier onda. Los científicos posteriores a Hygens encontraron fuertes evidencias a favor de la teoría ondulatoria de la luz. En 1850, el físico francés Foucault demostró, experimentalmente, que la velocidad de la luz en el agua era menor que en el aire, convirtiendo a la teoría ondulatoria en una herramienta ampliamente aceptada.

Quedaba por dilucidar cuál era el medio donde la luz se propagaba. Así como las ondas de sonido se propagaban en un medio físico (el aire, el agua, entre otros), debería existir un medio donde se propagasen las ondas de luz. El hecho de que la luz se transmitiera en el vacío interestelar no parecía tener consistencia lógica para los físicos de la época, ya que en el vacío no hay partículas que puedan vibrar. Esto llevó a pensar que en el vacío existía una sustancia, a la cual se denominó éter, que permitía la propagación de la luz.

En 1860, el físico escocés Maxwell, mediante consideraciones matemáticas teóricas, establece que las ondas de radio y de la luz eran ondas electromagnéticas, que sólo se diferenciaban en su frecuencia.

La idea el éter fue descartada a principios del siglo XX, cuando Einstein justificó la propagación de la luz en el vacío. Einstein introdujo, además, la idea de que la luz se propagaba por paquetes de partículas, a las cuales denominó fotones, volviendo a plantear, de esta manera, su naturaleza corpuscular. Se basaba este eminente físico e la proposición de Max Planck, según la cual la luz viajaba en pequeños paquetes de energía, conocidos como cuantos. La explicación del llamado efecto fotoeléctrico, mediante los fotones, llevó a Einstein a recibir el premio Nobel, en 1921.

En 1924, el físico francés de Broglie es, también, galardonado con el premio Nobel, al combinar la teoría ondulatoria con la teoría corpuscular. Algunos de los fenómenos luminosos son descritos, adecuadamente, mediante la teoría ondulatoria, mientras que otros requieren el enfoque de la teoría cuántica. Se dice, entonces, que la luz exhibe una dualidad onda – partícula.

Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico.


Referencias

Figuera, J. (2009). Física, Texto y problemario. Caracas: Ediciones CO-BO.

Hewitt, P. (2007). Física Conceptual. México: Pearson Educación.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen I. México: Pearson Educación.


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