La naturaleza de la luz: modelo corpuscular, ondulatorio y dualidad
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¿La luz es una lluvia de partículas o una onda? Esta pregunta enfrentó a los científicos durante más de dos siglos. La respuesta moderna sorprende: es ambas cosas, según cómo se observe.
El modelo corpuscular de Newton
En el siglo XVII, Isaac Newton propuso que la luz está formada por corpúsculos (partículas diminutas) que salen de los cuerpos luminosos en línea recta.
- Explicaba bien: la propagación rectilínea de la luz, las sombras nítidas y la reflexión (las partículas rebotan como pelotas).
- Problema: para explicar la refracción, predecía que la luz viaja más rápido en el agua que en el aire. Más tarde se midió lo contrario.
El modelo ondulatorio de Huygens
En la misma época, Christiaan Huygens propuso que la luz es una onda. Según su principio, cada punto de un frente de onda actúa como una fuente de nuevas ondas.
- Explicaba bien: la reflexión, la refracción (prediciendo correctamente que la luz es más lenta en el agua) y, después, la difracción.
- Por el prestigio de Newton, el modelo ondulatorio tardó en aceptarse.
La victoria de las ondas
- Thomas Young (1801): en su experimento de la doble rendija, la luz que pasa por dos ranuras forma franjas claras y oscuras en una pantalla: un patrón de interferencia, algo que solo hacen las ondas.
- Foucault (1850): midió que la luz es más lenta en el agua, como predecía Huygens.
- Maxwell (1865): demostró que la luz es una onda electromagnética que viaja a m/s.
El regreso de las partículas: el fotón
A finales del siglo XIX se observó el efecto fotoeléctrico: la luz que incide sobre un metal puede arrancarle electrones, pero solo si su frecuencia supera cierto valor, sin importar su intensidad. La teoría ondulatoria no podía explicarlo.
En 1905, Albert Einstein propuso que la luz viaja en paquetes de energía llamados fotones, cuya energía depende de la frecuencia (idea de Max Planck):
Ejemplo: un fotón de luz amarilla de frecuencia Hz tiene
Por eso la luz ultravioleta (más frecuencia) puede quemar la piel y la luz roja no, por intensa que sea. Einstein recibió el Premio Nobel por esta explicación, que dio origen a las celdas solares.
La dualidad onda-partícula
Hoy se acepta que la luz tiene una naturaleza dual:
| Se comporta como onda en… | Se comporta como partícula en… |
|---|---|
| Interferencia y difracción | El efecto fotoeléctrico |
| Refracción y polarización | La emisión y absorción de luz por los átomos |
Louis de Broglie extendió la idea: también las partículas, como los electrones, se comportan como ondas. Esta dualidad es una de las bases de la física contemporánea.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué experimento demostró que la luz se comporta como onda?
El experimento de la doble rendija de Young, que muestra un patrón de interferencia.
2. ¿Qué fenómeno explicó Einstein con la idea del fotón?
El efecto fotoeléctrico.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
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Referencias
- Hewitt, P. G. (2007). Física conceptual (10.ª ed.). Pearson Educación.
- Hecht, E. (2017). Óptica (5.ª ed.). Pearson Educación.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
