“Dijo Dios: «Sea la luz»; y hubo luz”
(Génesis 1,3 ; Biblia Nacar-Colunga, Versión directa de las Lenguas Originales, B.A.C.)
¿Por qué estudiamos la luz?
Estudiar la luz es muy importante porque nos permite ver el mundo que nos rodea, percibir sus detalles, su colorido, su diversidad, su movimiento.
Investigar sobre el fenómeno de la luz nos lleva a conocer su naturaleza, sus propiedades, su velocidad, su energía.
Con la luz podemos contemplar la maravilla del Universo, del mundo en el que vivimos. Podemos conocer su extensión, su forma, los objetos que lo componen, emitir teorías de su aparición, etc. (https://aquiestamosonline.com/el-origen-del-universo/)
¿Qué es la luz?
En el siglo XIX, se entendió como un fenómeno de oscilación del movimiento de dos campos entre sí: uno eléctrico y otro magnético. Entonces, se trata de una oscilación electromagnética que se propaga a alta velocidad y lo hace a través del “vacío”.
¿La luz es una onda como la del sonido?
La idea que fuera una onda se tenía desde el siglo XVII, pero que fuera una onda electromagnética, solo fue desarrollada a finales del siglo XIX cuando se unificaron los campos magnéticos y eléctricos en una sola ecuación matemática.
El componente eléctrico (campo eléctrico) y el componente magnético (campo magnético) de la onda de luz se encuentran perpendiculares entre sí y se alternan periódicamente a medida que se propaga la onda.
Pensar que fuera una onda prevaleció 2 siglos y por ello su comportamiento ondulatorio se asemejaba a las ondas mecánicas. O sea, que ésta se propaga de manera similar a las ondas del sonido y exhibe las mismas propiedades: reflexión, refracción, dispersión, polarización.
La gran discrepancia radicaba en que a diferencia de las ondas sonoras, no es de naturaleza mecánica sino electromagnética. Por tanto, no requiere propagarse en un medio elástico o físico como el sonido, sino que puede hacerlo a través del “vacío” (https://radio-waves.orange.com/es/diferentes-tipos-de-onda/).
¿Cómo se entiende hoy día la naturaleza de la luz?
Fue a principios del siglo XX que Albert Einstein propuso una idea revolucionaria: la luz se comporta no solo como una onda sino como una partícula.
La interpretación de Einstein, en 1905, sobre el efecto fotoeléctrico, le merecieron el premio Nobel de física, pues se demostró que la luz tiene una naturaleza dual: es una onda-partícula.
De esta forma, podemos decir lo siguiente sobre su concepto y su naturaleza:
- Es una oscilación electromagnética. Por esta razón, se considera como una forma de energía que viaja en el espacio-tiempo a alta velocidad.
- Es una perturbación periódica de los campos eléctrico y magnético.
- Sus propiedades físicas obedecen al comportamiento ondulatorio y al mismo tiempo al de una partícula. Es decir, es de naturaleza dual: onda-partícula.
¿En qué consistió este importante aporte de Einstein?
En los comienzos del siglo XX, año 1900, el físico Max Planck había planteado una idea revolucionaria: ¡la energía está cuantizada! Es decir, la energía no es un continuo infinito, sino que ésta se absorbe o se emite por los cuerpos en forma de cuantos o pequeños «paqueticos» de energía (https://www.quimica.es/enciclopedia/Cuanto.html).
Basándose en este valioso aporte de la cuantización de la energía, Einstein propuso que la luz al ser energía radiante, se encuentra igualmente cuantizada. Por tanto, se propaga en forma de ondas con energía cuantizada a la que llamaron Fotones de luz (https://solar-energia.net/energia-solar-fotovoltaica/efecto-fotovoltaico/fotones).
La explicación aceptable a ello fue plantear que si estaba cuantizada (por fotones como si fueran bolas de billar) se podían “impactar” los electrones externos de los átomos de metales y arrancarlos produciendo un flujo de corriente.
Los experimentos realizados, a finales del siglo XIX, irradiando luz a placas metálicas, efectivamente desprendieron electrones produciendo corriente eléctrica. Sin saber en ese momento a qué se debía este efecto, sirvieron para confirmar la hipótesis propuesta años después por Einstein.
Ciertamente, este fenómeno de arrancar los electrones más externos de un metal, llamado efecto fotoeléctrico, sirvió para afirmar la existencia de los fotones. (https://museovirtual.csic.es/salas/luz/luz33.htm)
La confirmación experimental de la existencia de los fotones, dio validez a la hipótesis de Einstein, es decir, la luz se comporta como una «partícula».
Estas ideas revolucionaron la física de ese entonces, abriendo un nuevo paradigma: la energía radiante y la luz, están cuantizadas. Se vislumbra el nacimiento de la física cuántica, la física moderna de nuestros días.
Según la teoría cuántica, los fotones son partículas de energía que se propagan a alta velocidad en forma de ondas, y su cantidad de energía depende de la frecuencia de la radiación.
Conclusión
Podemos afirmar de acuerdo con lo anterior, que gracias al estudio e investigación del fenómeno de la luz, fue importantísimo para abrir el conocimiento a las ciencias naturales y aplicadas.
Se ha podido escudriñar tanto el mundo microscópico (atómico y subatómico, molecular, celular) como el mundo macroscópico (sistemas solares, galaxias, agujeros negros, quásares, universos) gracias a las propiedades de la luz.
Déjanos tus impresiones sobre este interesante tema en la caja de comentarios.
¡Hasta pronto!
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