La luz como onda

Experientia docet Ondas Artículo 18 de 27

La convicción de que el mundo y todo lo que contiene es materia en movimiento llevó a los científicos anteriores al siglo veinte a buscar modelos mecánicos para la luz y el calor; es decir, intentaron imaginar cómo los efectos de la luz, el calor y otros fenómenos podrían explicarse en detalle como la acción de objetos materiales. Por ejemplo, pensemos la forma en la que la luz rebota en un espejo. Un modelo para este efecto podría representar a la luz como si consistiera en partículas de materia que se comportan de alguna manera como pequeñas bolas de ping-pong. Sin embargo, la luz exhibe interferencia y difracción, sugiriendo un modelo que involucra ondas. Estos modelos mecánicos fueron útiles durante un tiempo, pero a la larga demostraron ser demasiado limitados. Con todo, la búsqueda de estos modelos llevó a muchos nuevos descubrimientos, que a su vez provocaron cambios importantes en la ciencia, la tecnología y la sociedad.

En términos más básicos posibles, la luz es una forma de energía. El físico puede describir un haz de luz estableciendo valores para su velocidad, longitud de onda o frecuencia e intensidad. Pero para los científicos, como para todas las personas, «luz» también significa brillo y sombra, la belleza de las flores de verano y las hojas del otoño, de las puestas de sol rojas y de los lienzos pintados por los grandes maestros. Son formas diferentes de apreciar la luz. La primera se concentra en los aspectos mensurables de la luz, un enfoque enormemente fructífero en física y tecnología. La otra forma se refiere a las respuestas estéticas ante la luz en la naturaleza o el arte. Otra forma de considerar la luz es el proceso neuro-biofísico de la visión. E incluso otra más es la consideración filosófica de nuestra propia y personal interpretación de los efectos de la luz en nosotros a consecuencia de estos procesos.

Estos aspectos de la luz no se separan fácilmente. Así, en la historia temprana de la ciencia, la luz presentaba problemas más sutiles y más esquivos que la mayoría de los otros aspectos de la experiencia física. Algunos filósofos griegos creían que la luz viaja en línea recta a alta velocidad y contiene partículas que estimulan el sentido de la visión cuando entran en el ojo. Durante siglos después de la era griega, este modelo de partículas sobrevivió casi intacto. Alrededor de 1500, Leonardo da Vinci, observando una similitud entre los ecos del sonido y el reflejo de la luz, especuló que la luz podría ser una onda.

La filosofía de la naturaleza, y los filósofos, se dividió en dos bandos a cuenta de la naturaleza de la luz durante el siglo XVII. Algunos, incluido Newton, favorecieron un modelo basado en gran medida en la idea de la luz como una corriente de partículas. Otros, incluido Huygens, apoyaron un modelo de onda. A finales del siglo XIX, parecía haber pruebas incontrovertibles que apoyaban el modelo de onda. De ahí que en próximas entregas abordemos la cuestión: ¿hasta qué punto un modelo de onda explica el comportamiento observado de la luz? El modelo de onda se tomará como una hipótesis y examinaremos las pruebas que lo respaldan. Veremos que el modelo de onda funciona espléndidamente para todas las propiedades de la luz conocidas antes del siglo XX. En una próxima serie veremos que para otros fenómenos es necesario usar un modelo de partículas y que, finalmente, la física actual adopta una solución salomónica, completamente anti-intuitiva, en lo que conocemos como mecánica cuántica.

En próximas entregas de esta serie, pues, veremos los distintos aspectos de la luz. Ya hemos mencionado la antigua opinión, más tarde probada experimentalmente, de que la luz viaja en línea recta y a alta velocidad. El uso diario de los espejos muestra que la luz también puede reflejarse. La luz también puede refractarse y muestra los fenómenos de interferencia y difracción, así como otros fenómenos característicos de las ondas, como la polarización y la dispersión. Todas estas características son las que prestaron un fuerte apoyo al modelo de onda de la luz.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

1 comentario

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *