La luz como onda
En el siglo XIX Fresnel y Young observaron los fenómenos de interferencia y difracción
para la luz, que no se podían explicar con la hipótesis
de Newton, y Foucault midió la velocidad de la luz en diferentes
medios y observó que al pasar del aire al agua disminuía su velocidad,
tal como había propuesto Huygens.
Estos descubrimientos
permitieron que se consolidaran las ideas de Huygens
sobre la naturaleza ondulatoria de la luz, aunque todavía quedaban algunas
cuestiones sin resolver relacionadas con la propia naturaleza de la luz y con
su propagación en el vacío.
La propagación
de la luz:
Uno de los problemas más
complejos para explicar la naturaleza ondulatoria de la luz ha sido preguntarse
cuál es el medio que vibra.
Podemos oir el sonido en
el aire o bajo el agua porque tanto el aire como el agua son los medios materiales
que transportan las ondas. En el vacío no se propaga el sonido porque
no hay ningún medio que pueda vibrar.
Sin embargo la luz sí
que puede viajar por el vacío y este hecho no ha resultado fácil
de explicar. En un principio los físicos suponían que debía
haber "algo" en el vacío que sirviera para transportar las ondas luminosas,
pero nadie podía detectarlo.
En un principio se comenzó
a teorizar sobre la existencia de un "éter" que ocupaba el vacío
y no podía ser eliminado. Se suponía que el éter era el
medio por el que viajaba la luz.
Por un lado el éter
debía ser un medio muy rígido para poder justificar la alta velocidad
de propagación de la luz y por otro lado, si se trataba de un medio tan
rígido, no se explicaba por qué los objetos se podían mover
a través de él sin apenas resistencia. La idea del éter
se mantuvo viva hasta que a principios del siglo XX Einstein justificó
que determinados tipos de ondas, como la luz, podían desplazarse en el
vacío.
La naturaleza
de la luz: Ondas electromagnéticas
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En 1860, Maxwell publicó su teoría matemática sobre
el electromagnetismo que predecía la existencia de ondas electromagnéticas
que se propagaban a la misma velocidad que la luz.
Por ello argumentó que la luz y otras ondas que se conocían
como las de radio consistían en un mismo fenómeno: eran
ondas electromagnéticas que se diferenciaban sólo en su
frecuencia.
Hoy consideramos que una onda electromagnética es única,
aunque se compone de dos perturbaciones: un campo eléctrico vibrando
perpendicularmente a un campo magnético. |
La siguiente simulación
muestra una parte del espectro electromagnético. Arrastra el ratón
a izquierda y derecha para ver los valores de la longitud de onda y la frecuencia
de las radiaciones electromagnéticas y observa la zona de radiación
visible.
Como habrás
notado, la radiación visible constituye sólo una pequeña
parte del conjunto de las ondas. La gama de longitudes de onda que corresponde
a la luz visible se llama espectro visible.
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