Trataré de explicar qué es la luz de acuerdo con (o a la luz de) las teorías científicas modernas, la física moderna y la mecánica cuántica.
Comenzaré mostrando los matices y los sentidos contenidos en el uso científico de la palabra “luz”, según el Oxford English Dictionary:
“La palabra luz se ha utilizado en seis sentidos especiales: (a) la cosa (concebida de forma diversa como materia o energía) que se comunica desde un cuerpo luminoso al cuerpo iluminado por ella; (b) esta cosa considerada como productora de sensación; ( c) la sensación producida; (d) el proceso (concebido de diversas maneras como movimiento rectilíneo de corpúsculos, movimiento ondulatorio del éter o cambio periódico de estados eléctricos y magnéticos) por el cual se realiza la comunicación; (e) ciertas características de tales procesos (rayos u ondas); (f) energías físicas y procesos del mismo tipo que los involucrados en la producción de la visión, pero que posiblemente tengan un rango diferente de períodos (por ejemplo, rayos Röntgen). El sentido (c) (raro en el uso real , aunque no es raro que se exprese en definiciones) concuerda con un uso ocasional de la palabra en lenguaje popular: por ejemplo, deberíamos aplicar el nombre de luz a la sensación experimentada cuando el nervio óptico se excita mecánicamente sin la intervención de un cuerpo luminoso. el sentido (d) la palabra luz es equivalente al proceso de transmisión de luz; en el sentido (e) es equivalente a rayos de luz u ondas de luz. ”
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Desde un punto de vista histórico, las teorías modernas de la luz comenzaron con la óptica geométrica (formulada por Descartes y Fermat) que explican nociones como la propagación rectilínea de la luz, la refracción y la reflexión. Luego vino la teoría ondulatoria de la luz que explica la interferencia, la difracción, la polarización de la luz y la dispersión de la radiación (por Huygens, Fresnel, Young y más tarde por Lord Rayleigh).
En el siglo XIX, la teoría electromagnética de Maxwell (verificada por Hertz) describió la luz como una forma de radiación electromagnética, que involucra oscilaciones transversales perpendiculares de un campo magnético y un campo eléctrico. El ojo humano es sensible a esta forma de radiación electromagnética, y la conciencia visual humana del mundo natural y físico depende de ello.
Los fenómenos de luz generalmente están relacionados con ondas electromagnéticas, física de partículas o cuántica, y / o con efectos relativistas.
Mientras interactúa con la materia, la luz intercambia energía en cantidades discretas llamadas ‘quanta’. Puede que esto no sea fácil de conciliar con la idea de que la energía de la luz se desarrolla como una onda, pero se puede representar fácilmente como corpúsculos o fotones de luz.
En física cuántica, si o cuando la constante de Planck [matemática] h [/ matemática] se multiplica por una frecuencia de luz, se obtiene la energía del fotón para esa frecuencia dada.
Las formulaciones que intentan proporcionar un tratamiento unificado de la onda y la visualización corpuscular de la luz se hicieron para conciliar la teoría del campo electromagnético de Maxwell (que representa el carácter de onda electromagnética de la luz) con la constitución de partículas de fotones (que muestran el carácter corpuscular de la luz).
Dichas formulaciones y teorías incluyen la mecánica cuántica original de De Broglie, Heisenberg y Schrodinger, y la Electrodinámica cuántica, que inicialmente fue elaborada por Dirac, Heisenberg, Jordan, Pauli y Feynman.
La velocidad de la luz en el vacío es [matemática] 299792458 [/ matemática] [matemática] metros [/ matemática] [matemática] por [/ matemática] [matemática] segundo [/ matemática].
Aquí hay algunas aclaraciones de Wikipedia que arrojan más luz sobre este tema:
La luz es radiación electromagnética dentro de una cierta porción del espectro electromagnético. La palabra generalmente se refiere a la luz visible , que es visible para el ojo humano y es responsable del sentido de la vista.
La luz visible generalmente se define como tener longitudes de onda en el rango de [matemática] 400 [/ matemática] – [matemática] 700 [/ matemática] nanómetros ([matemática] nm [/ matemática]), o [matemática] 4.00 × 10 ^ { -7} [/ matemática] a [matemática] 7.00 × 10 ^ {- 7} [/ matemática] [matemática] m [/ matemática], entre el infrarrojo (con longitudes de onda más largas) y el ultravioleta (con longitudes de onda más cortas). Esta longitud de onda significa un rango de frecuencia de aproximadamente [matemáticas] 430 [/ matemáticas] – [matemáticas] 750 [/ matemáticas] terahercios (THz).[…]
En 1900, Max Planck, al intentar explicar la radiación del cuerpo negro, sugirió que, aunque la luz era una onda, estas ondas podían ganar o perder energía solo en cantidades finitas relacionadas con su frecuencia. Planck llamó a estos “bultos” de energía luminosa “quanta” (de una palabra latina que significa “cuánto”). En 1905, Albert Einstein utilizó la idea de cuantos de luz para explicar el efecto fotoeléctrico, y sugirió que estos cuantos de luz tenían una existencia “real”. En 1923, Arthur Holly Compton demostró que el cambio de longitud de onda visto cuando los rayos X de baja intensidad dispersados de los electrones (llamado dispersión de Compton) podría explicarse por una teoría de partículas de rayos X, pero no por una teoría de ondas. En 1926, Gilbert N. Lewis nombró a estos fotones de partículas de cuantos de luz.
Finalmente, la teoría moderna de la mecánica cuántica llegó a representar la luz como (en cierto sentido) una partícula y una onda, y (en otro sentido), como un fenómeno que no es ni una partícula ni una onda (que en realidad son fenómenos macroscópicos, como como pelotas de béisbol u olas oceánicas). En cambio, la física moderna ve la luz como algo que puede describirse a veces con matemáticas apropiadas para un tipo de metáfora macroscópica (partículas), y a veces otra metáfora macroscópica (ondas de agua), pero en realidad es algo que no se puede imaginar completamente. Como en el caso de las ondas de radio y los rayos X involucrados en la dispersión de Compton, los físicos han notado que la radiación electromagnética tiende a comportarse más como una onda clásica en frecuencias más bajas, pero más como una partícula clásica en frecuencias más altas, pero nunca pierde completamente cualidades de uno u otro. La luz visible, que ocupa un término medio en frecuencia, puede mostrarse fácilmente en los experimentos para ser descripta usando un modelo de onda o de partículas, o algunas veces ambos.
Fuente: luz
Las declaraciones anteriores fueron nociones y hechos tomados de las teorías conocidas de la ciencia y la física. Otras ideas, como viajar a la velocidad de la luz o más allá para retroceder en el tiempo, son especulaciones no verificadas por experimentos y sin credibilidad o realidad.
Para obtener más información sobre el tema de la luz, consulte también los siguientes enlaces:
Una visión general de las propiedades de la luz.
Cómo funciona la luz (varias páginas web que explican la luz)
¿Qué es la luz? El | Luz | AstroLab
La naturaleza de la luz
Velocidad de la luz
luz | física (varias páginas web)
Luz, luces, qué es la luz