¡QUÉ ONDA CON LA LUZ¡

Javier Cruz Mandujano

Recuerdo que una vez cuando era estudiante de preparatoria, en un día lluvioso y soleado miré al horizonte y me di cuenta que el cielo estaba en parte nublado y en otra soleado, y vi que se formaba un arcoíris que parecía nacer en el horizonte y llegar al cenit. En mi mente revoloteaban varias ideas y preguntas; ¿cuál es el color de la luz del sol? ¿Por qué se forman esos colores tan hermosos? Camino hacia a mi casa reflexioné sobre lo que vi, y después cuando tuve la oportunidad le hice las mismas preguntas a mi maestro de física. El maestro emocionado me argumentaba – “la luz del sol está compuesta por varios colores y al pasar por un medio transparente, como una gota de agua o un vidrio se descompone en sus colores primarios; en la atmósfera hay gotas de agua y la radiación solar, al pasar por las gotas de agua, se descompone en forma de arcoíris.”

Pero además de ver los colores ¿cómo es que podemos ver?, le pregunté. A esto me respondió –“esa es una pregunta muy vieja”. El ser humano desde sus orígenes se ha hecho la misma pregunta. Empédocles pensaba que la vista “no era mas que tocar los objetos con una mano muy larga“. Él creía también que de los ojos salían emanaciones que hacían contacto con los objetos y recogían su forma. Otro filósofo, Leucipo de la misma época creía que el acercamiento ocurría en sentido contrario. “Los objetos emitían algo que contenía su forma y color” y que incidía sobre los ojos, los cuales no hacían mas que captarlo. Pero estas teorías no podían explicar los fenómenos en ausencia de luz.

Fue muchos años después cuando se resolvió la explicación de este fenómeno y el encargado de eso fue el médico árabe Alhazen nacido en lo que es ahora Irak. Partiendo del hecho de que mirar al sol lastima los ojos, dedujo que los ojos son receptores y no emisores; Alhazen explicó: “un objeto recibe la luz del ambiente y la esparce en todas direcciones, en ausencia de obstáculos esta luz esparcida se propaga hacia el ojo y le permite ver al objeto. Si no hay luz, los objetos no pueden esparcir nada y es por eso que no los podemos ver.” Esa vez el maestro me impresionó, porque parecía saber demasiadas cosas de las que sucedían en la naturaleza; parecía que mi maestro era un filósofo de aquellos tiempos, que no hacía más que pensar, pensar y buscar soluciones a muchas interrogantes.

En la próxima clase de física el maestro me llamó para continuar con las explicaciones pasadas. Decía: “Después, se preguntaron los filósofos de esos tiempos, ¿la luz es una onda o una partícula? Entonces, un científico del siglo XVI llamado Isaac Newton pensaba que la luz se comportaba como partícula.

El maestro explicaba que posiblemente esas ideas tenían que ver con la leyenda de la manzana que le cayó en la cabeza y esa fue la fuente de inspiración para plantear la ley de gravitación universal; quizá cuando pensó en la luz estaba pensando también en manzanas.

Sin embargo las teorías de la luz del Sr. Isaac Newton no explicaban algunas observaciones que habían hecho sus colegas, como las realizadas por el científico Thomas Young quien, en 1803, al hacer pasar luz por dos rendijas observó que se proyectaban franjas de colores. ¿Cómo explicar la formación de franjas con la teoría de pelotitas de Newton? Newton siendo en ese momento el padre de la física, se esforzó en explicar este fenómeno y no tuvo resultados.

Después el físico holandés Christian Huygens afirmaba que el comportamiento de este fenómeno se debía a que la luz es una onda.

¿Cómo es posible que la luz sea una onda? Esta discusión duró varios años más hasta que comprendieron que este comportamiento de las franjas de Young sólo se podía explicar considerando a la luz como un movimiento ondulatorio. Pero la teoría de Newton predominó por un siglo, obscureciendo la teoría ondulatoria, idea que fue recuperada hasta el siglo XX.

En 1905 Albert Einstein logró una notable explicación al efecto fotoeléctrico un experimento que no podía ser explicado por la teoría ondulatoria, la explicación la hizo postulando que la luz está compuesta por cuantos de luz con propiedades de partículas. En el fenómeno fotoeléctrico se observaba que si un haz de luz incidía en una placa, producía electricidad en el circuito. Einstein concluyó que los electrones eran expelidos fuera del metal por la incidencia de los cuantos. Después, en 1921, Albert Einstein recibió el premio Nobel de física por su teoría del efecto fotoeléctrico. Ahora sabemos que la luz tiene una dualidad onda - partícula que muestra que tiene propiedades ondulatorias y de partículas. Las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa.

Bibliografía.

[1] Guadalupe Lydia Alvarez Camacho, Jesús M. Siqueiros Beltrones. “¿qué es la luz? Historia de las teorías sobre la naturaleza de la luz. Revista Universitaria- UABC, No. 50, abril-junio 2005.

[2] Arthur Zajonc. Atrapando a la luz: historia de la luz y de la mente. Editorial Andres Bello.

[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Dualidad_onda_corpúsculo.

Javier Cruz Mandujano es profesor de Matemáticas en el Departamento de Matemáticas de la Facultad de Ingeniería Civil de la UMSNH. Profesor e investigador titular C de T.C. Realizó estudios de Maestría y Doctorado en óptica en el Centro de Investigaciones en Óptica. Responsable del Laboratorio de Instrumentación y pruebas no destructivas, en donde se realizan estudios de aplicaciones de la luz a la ingeniería. Premio estatal de ciencia y tecnología en la categoría Divulgador con Trayectoria por el COECYT. Responsable del Programa “Adopte un Talento” en el Estado de Michoacán, programa auspiciado por la Academia Mexicana de la Ciencia A.C.