Alrededor de 1700, Newton concluyó que la luz era un grupo de partículas (teoría corpuscular). Casi al mismo tiempo, hubo otros estudiosos que pensaron que la luz podría ser una onda (teoría de ondas). La luz viaja en línea recta y, por lo tanto, era natural para Newton pensar en ella como partículas extremadamente pequeñas emitidas por una fuente de luz y reflejadas por objetos. La teoría corpuscular, sin embargo, no puede explicar fenómenos de luz en forma de onda, como la difracción y la interferencia. Por otro lado, la teoría de las ondas no puede aclarar por qué los fotones salen del metal que está expuesto a la luz (el fenómeno se llama efecto fotoeléctrico, que se descubrió a fines del siglo XIX). De esta manera, los grandes físicos han seguido debatiendo y demostrando la verdadera naturaleza de la luz a lo largo de los siglos.
¡La luz es una partícula! (Sir Isaac Newton):
Conocido por su Ley de la Gravitación Universal, el físico inglés Sir Isaac Newton (1643 a 1727) se dio cuenta de que la luz tenía propiedades similares a la frecuencia cuando usaba un prisma para dividir la luz solar en sus colores componentes. Sin embargo, pensó que la luz era una partícula porque la periferia de las sombras que creaba era extremadamente nítida y clara.
- ¿Por qué la radiación con una longitud de onda más corta se dobla en mayor medida?
- ¿Cómo conduce la radiación del cuerpo negro a ondas electromagnéticas estacionarias en un horno?
- ¿Podemos decir que la materia es todo ondas y que la naturaleza de las partículas se atribuye a la materia solo para una comprensión más fácil a niveles no cuánticos?
- ¿Por qué no utilizamos los océanos como medio de transmisión de ondas electromagnéticas para las comunicaciones, por ejemplo, de Japón al continente de América del Norte?
- ¿Podría un lenguaje como el binario convertirse en longitudes de onda, donde 1 es una longitud de onda y 0 es una longitud de onda diferente?
La luz es una ola! (Grimaldi y Huygens)
La teoría de las ondas, que sostiene que la luz es una onda, se propuso aproximadamente al mismo tiempo que la teoría de Newton. En 1665, el físico italiano Francesco Maria Grimaldi (1618 a 1663) descubrió el fenómeno de la difracción de la luz y señaló que se asemeja al comportamiento de las ondas. Luego, en 1678, el físico holandés Christian Huygens (1629 a 1695) estableció la teoría ondulatoria de la luz y anunció el principio de Huygens.
La luz es una onda: ¡una onda electromagnética! (Maxwell)
La siguiente teoría fue proporcionada por el brillante físico escocés James Clerk Maxwell (1831 a 1879). En 1864, predijo la existencia de ondas electromagnéticas, cuya existencia no había sido confirmada antes de ese momento, y de su predicción surgió el concepto de que la luz es una onda, o más específicamente, un tipo de onda electromagnética. Hasta ese momento, el campo magnético producido por los imanes y las corrientes eléctricas y el campo eléctrico generado entre dos placas metálicas paralelas conectadas a un condensador cargado se consideraban no relacionados entre sí. Maxwell cambió este pensamiento cuando, en 1861, presentó las ecuaciones de Maxwell: cuatro ecuaciones para la teoría electromagnética que muestra que los campos magnéticos y los campos eléctricos están inextricablemente unidos. Esto llevó a la introducción del concepto de ondas electromagnéticas distintas de la luz visible en la investigación de la luz, que anteriormente se había centrado solo en la luz visible.
El término onda electromagnética tiende a recordar las ondas emitidas por los teléfonos celulares, pero las ondas electromagnéticas son en realidad ondas producidas por la electricidad y el magnetismo. Las ondas electromagnéticas siempre ocurren dondequiera que la electricidad fluya o las ondas de radio estén volando. Las ecuaciones de Maxwell, que revelaron claramente la existencia de tales ondas electromagnéticas, se anunciaron en 1861, convirtiéndose en la ley más fundamental de la electromagnética. Estas ecuaciones no son fáciles de entender, pero analicemos en profundidad porque se refieren a la verdadera naturaleza de la luz.
¡La luz también es una partícula! (Einstein)
La teoría de que la luz es una partícula desapareció por completo hasta finales del siglo XIX, cuando Albert Einstein la revivió. Ahora que se ha demostrado la naturaleza dual de la luz como “tanto una partícula como una onda”, su teoría esencial evolucionó aún más de la electromagnética a la mecánica cuántica. Einstein creía que la luz es una partícula (fotón) y el flujo de fotones es una onda. El punto principal de la teoría cuántica de la luz de Einstein es que la energía de la luz está relacionada con su frecuencia de oscilación. Sostuvo que los fotones tienen una energía igual a la “frecuencia de oscilación de tiempos constantes de Planck”, y esta energía de fotones es la altura de la frecuencia de oscilación, mientras que la intensidad de la luz es la cantidad de fotones. Las diversas propiedades de la luz, que es un tipo de onda electromagnética, se deben al comportamiento de partículas extremadamente pequeñas llamadas fotones que son invisibles a simple vista.
