Naturaleza y propiedades de la luz

.Vídeo resumen de la luz y sus propiedades:

·Teorías de la luz:
.Teoría corpuscular de Newton:

—La luz consistía en un flujo de diminutas partículas o corpúsculos emitidos por fuentes luminosas las cuales se movían con gran rapidez atravesando cuerpos transparentes, permitiendo ver a través de ellos.

—En cuerpos opacos las partículas rebotaban, por esto no se podía ver tras ellos, sin embargo, se demostró que esta teoría no se aplicaba en su totalidad a la naturaleza de la luz.

—De la refracción se decía que las partículas aumentaban su velocidad al pasar de un medio menos denso a uno más denso (lo cual es todo lo contrario). 

—La intensidad corresponde a la cantidad de partículas que cruzan un punto determinado por unidad de tiempo, además la luz de otros colores corresponden a partículas de distintos tamaños, las más grandes al rojo y las más pequeñas al violeta.

.Teoría ondulatoria de Huygens:

En 1678, el físico holandés Christiaan Huygens realizó la primera exposición de la llamada "teoría ondulatoria de la luz", la cual establece que la luz está constituida por ondas longitudinales (es decir, como esferas que surgen de la fuente luminosa, produciendo un movimiento paralelo a la dirección de propagación de la onda, igual que las ondas del sonido), y que se transmiten en un medio homogeneo.

El aire es un medio homogeneo, porque aunque es un compuesto formado por muchos elementos, todos ellos están muy bien mezclados, y  no se pueden diferenciar a simple vista lo diversos componentes que lo conforman. Eso lo convierte en un medio ideal para transmitir la luz.
Pero en los tiempos de Huygens se creía en la existencia del Éter, aquella hipotética sustancia material, extremadamente ligera, que se suponía ocupaba todos los espacios vacíos.
Para Huygens, la luz era un movimiento vibratorio a través de este hipotético éter, que se difundía y producía la sensación de luz cuando era captado por el ojo. Con base en esta teoría, pudo deducir las leyes de la reflexión y la refracción de la luz. Pero no pudo explicar los patrones de interferencia que se provocan entre sí dos fuentes luminosas y que tienen aspecto de imagen "acuosa" sobre las superficies iluminadas. Por eso la teoría corpuscular de Newton, que gozaba de mayor prestigio, tuvo más  peso que la teoría ondulatoria de Huygens durante más de cien años.

 .Teoría ondulatoria de Fresnel:

 
Young demostró experimentalmente el hecho que se daba en la teoría corpuscular de que la suma de dos fuentes luminosas pueden producir menos luminosidad que por separado.
Auguste Fresnel ayudó a rescatar de la teoría ondulatoria de la luz de la oscuridad dándole rigor matemático a las ideas propuestas por Young. También presentó una explicación sobre el fenómeno de la polarización al transformar el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens y ratificado por Young en transversales.
A pesar de ciertas contradicciones en los trabajos de Fresnel y Young, una nueva conclusión se impone: las vibraciones en la luz no pueden ser longitudinales, como Young lo propusiera, sino perpendiculares a la dirección de propagación, transversales.
Estas investigaciones abren la puerta a nuevos conceptos y también aspiraciones científicas en las que se encuentra medir la velocidad de la luz con mayor exactitud que la permitida hasta el momento por las observaciones astronómicas. Será James Maxwell quien se apoye en estos trabajos para crear su teoría electromagnética, que será la base de gran parte de los avances científicos del siglo XIX y XX.
-.Vídeo resumen sobre estas teorías:

.Teoría electromagnética de Maxwell:
   
Descubre que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío, equiparando por tanto las ondas electromagnéticas con las ondas luminosas.

Veinte años después Hertz comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagnético tienen las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo definitivamente la identidad de ambos fenómenos.

   No se da explicación a: 
   Fenómenos por absorción o emisión. 
   Fenómenos fotoeléctricos. 
   Emisión de luz por cuerpos incandescentes.
Y por lo tanto es necesario volver a la teoría corpuscular, como hizo Planck en 1900.

 

 

.Naturaleza corpuscular de la luz según Einstein:

En 1905 Albert Einstein publicó un trabajo en el que ofrecía una explicación para el efecto fotoeléctrico, por la que le fue concedido años después el premio Nobel. De acuerdo con Einstein la luz está compuesta por pequeñas partículas (de nuevo la teoría newtoniana) de diferente energía de acuerdo con el color (o frecuencia) de la radiación. La energía es, exactamente h·f donde h es la constante de Planck, introducida por otro investigador para explicar la radiación emitida por un cuerpo cuando se calienta, y f la frecuencia. Estos corpúsculos de la luz fueron llamados "fotones" en 1926 por Gilbert Newton Lewis (1875 – 1946) nombre que han conservado hasta ahora.

De acuerdo con Einstein, en el efecto fotoeléctrico, cada vez que se emite un electrón desaparece un fotón, y la energía de salida del electrón es igual a la energía del fotón desaparecido, menos la energía que lo mantenía unido a los núcleos positivos del metal. Esta energía es la equivalente a la energía de ionización de una molécula y suele llamarse "función de trabajo".

De nuevo volvemos a tener razones para sacar del baúl de los recuerdos la teoría corpuscular. La energía cinética de los electrones emitidos es igal a la energía del fotón absorbido, h·f, menos la energía que lo mantenía unido a los núcleos positivos del metal (función de trabajo). 

 .Naturaleza dual de la luz:

El matemático y físico británico Isaac Newton describió la luz como una emisión de partículas, y el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens desarrolló la teoría de que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio, actualmente se cree ke estas teorias son complementarias El desarrollo de la teoría cuántica ha llevado al reconocimiento de que en algunos experimentos la luz se comporta como una corriente de partículas y en otros como una onda. En las situaciones en que la luz presenta movimiento ondulatorio, la onda vibra perpendicular a la dirección de propagación; por eso, la luz puede polarizarse en dos ondas perpendiculares entre sí