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naturaleza de la luz

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by

Fiyer Rubiano

on 26 May 2014

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Transcript of naturaleza de la luz

TEORÍAS SOBRE LA NATURALEZA DE LA LUZ
Los antiguos filósofos ya conocían algunos hechos sobre la propagación de la luz. Así se atribuye a Euclides el descubrimiento de las leyes de la reflexión de la luz (300 ane) Es a mediados del XVII cuando aparecen casi conjuntamente dos teorías acerca de la naturaleza de la luz. Teoría CORPUSCULAR (1666) y teoría ONDULATORIA (1678)
TEORIA CORPUSCULAR (NEWTON(1642-1726))
Supone que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por los manantiales luminosos, los cuales se propagan en línea recta y que pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas. Esta teoría explica: La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión.
TEORIA ONDULATORIA (HUYGENS)
Esta teoría explica las leyes de la reflexión y la refracción , define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales.

Thomas young (1773 -1829)
NATURALEZA DE LA LUZ
Esta teoría no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton. Tuvo que pasar más de un siglo para que se tomara nuevamente en consideración la "Teoría Ondulatoria"
TEORIA DE LOS CUANTOS (MAX PLANCK 1900)
Esta teoría establece que los intercambios de energía entre la materia y la luz, solo son posibles por cantidades finitas. (cuantos) átomos de luz, que posteriormente se denominarán fotones.
MECANICA ONDULATORIA (DE BROGLIE 1924)
Newton descubrió la descomposición espectral de la luz blanca al atravesar un prisma
Fue el primero en medir el índice de refracción de diversos colores (o cociente entre la velocidad de la
luz en el vacío y en un medio dado).

Descubre las interferencias conocidas por Anillos de Newton, que se forman cuando un haz de luz
incide normalmente sobre una lente plano-convexa.
Éxitos de la teoría corpuscular
Explica las leyes de la reflexión y la refracción.
Explica la propagación rectilínea de la luz.
Explica la doble refracción.
Explica la interferencia de los anillos de Newton.

Fracasos de la teoría corpuscular
Predice, en contra de la experiencia, que la
velocidad de la luz en el agua es mayor que en el
aire
La energía luminosa no está concentrada en cada partícula, como en la teoría corpuscular sino que está repartida por todo el frente de onda. El frente de onda es perpendicular a las direcciones de propagación
La teoría ondulatoria explica perfectamente los fenómenos luminosos mediante una construcción geométrica llamada principio de Huygens. además según esta teoría, la luz se propaga con mayor velocidad en los medios menos densos.
Difracción de una onda plana cuando el ancho de la ranura es varias veces la longitud de onda.
A partir del principio de Huygens puede demostrarse la ley de la refracción. Supongamos que un frente de onda avanza hacia la superficie refractante I1I2 que separa dos medios en los cuales las velocidades de la luz son v y v´. Si consideramos I1 como emisor, en el tiempo Dt en que la perturbación llega de A a I2, la perturbación originada en I1 habrá alcanzado la esfera de radio r´= v´Dt. En el mismo tiempo la perturbación correspondiente llega a todos los puntos de la envolvente BI2, y tomando los rayos normales a los frentes de onda
Aunque este experimento se presenta habitualmente en el contexto de la mecánica cuántica, fue diseñado mucho antes de la llegada de esta teoría para responder a la pregunta de si la luz tenía una naturaleza corpuscular o si, más bien, consistía en ondas viajando por el éter, análogamente a las ondas sonoras viajando en el aire
Los experimentos de Young (1801) sobre fenómenos de interferencias luminosas, y los de Fresnel sobre difracción fueron decisivos para que se tomaran en consideración los estudios de Huygens y para la explicación de la teoría ondulatoria
Con este experimento se demostró la naturaleza ondulatoria de la luz
El experimento de las dos rendijas pone de manifiesto el proceso de interferencia óptica
Se puede comprobar fácilmente que cada uno de los agujeros por separado producen una iluminación homogénea:
Pero cuando se componen los rayos de ambos orificios producen zonas alternadas de luz y sombra.
Young logra explicar la alternancia de las franjas por analogía con las ondas acuáticas.
Si componemos las ondas que llegan a un punto de la pantalla y resulta que ambas llegan de forma que sus crestas coinciden (se hallan en concordancia de fase), las intensidades se suman de manera que el punto resulta iluminado o brillante.
Por el contrario, si se hallan en contrafase, coincidiendo la cresta de una onda con el valle de la otra, la intensidad resultante será nula
En el año 1924, Louis de Broglie, postuló que los electrones tenían un comportamiento dual de onda y partícula. Cualquier partícula que tiene masa y se mueve a cierta velocidad, también se comporta como onda.
Para proponer ello, planteó la siguiente ecuación:
Donde:
m = masa del electrón
v = velocidad de desplazamiento
λ = Longitud de onda

La mecánica ondulatoria, llamada también mecánica cuántica, fue desarrollada hacia 1926 por E. Schrödinger, W. Heisenberg y se basa en la hipótesis de De Broglie y en la teoría cuántica.
Parte de la idea de que el electrón, en su movimiento, lleva asociada una onda de forma análoga a lo que sucede en la radiación electromagnética.
James Clerk Maxwell
TEORIA CUÁNTICA DE PLANCK
Cuando un cuerpo es calentado emite radiación electromagnética en un amplio rango de frecuencias.

El cuerpo negro (ideal) es aquel que además absorbe toda la radiación que llega a él sin reflejarla, de tal forma que sólo emite la correspondiente a su temperatura.
“la catástrofe ultravioleta”
El problema de principios del siglo XX consistía en que si bien el espectro teórico y los resultados experimentales coincidían para bajas frecuencias (infrarrojo), estos diferían radicalmente a altas frecuencias. Este problema era conocido con el provocativo nombre de “la catástrofe ultravioleta”, ya que la predicción teórica diverge a infinito en ese límite.
Para resolver la catástrofe era necesario aceptar que la radiación no es emitida de manera continua sino en cuantos de energía discreta, a los que llamamos fotones.
La energía de estos fotones es:

E (fotón) = h.ν

ν : Frecuencia de la radiación electromagnética (s-1)
h : constante de Planck
h = 6,62.10-27 erg.s
h = 6,62.10-34 J.s
De esta manera, el movimiento del electrón puede describirse a partir de la ecuación de una onda, similar a la usada en mecánica, por ejemplo, para describir las ondas estacionarias que se producen en una cuerda fija en sus extremos.
Esta teoría tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fenómenos de tipo ondulatorio: Interferencias, difracción, .... Nos encontramos nuevamente con dos hipótesis contradictorias, la teoría electromagnética y la de los cuantos
gracias!!!
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