La naturaleza de la luz (1)

En la historia de la ciencia existe una situación recurrente y es esta:
Hay un fenómeno que no se puede explicar. Un montón de tipos proponen teorías a fin de poder comprender tal fenómeno. En el caso en que las teorías se correlacionen con la experiencia, estas serán bien vistas. Caso contrario se modifica la teoría, y si aún así la experiencia no verifica lo propuesto… suerte master, no servís para esto.
A lo largo de la historia, la luz fue un fenómeno cuya explicación le quitó el sueño a más de uno. Si nos remontamos a fines del siglo XVII, teníamos a Isaac Newton que estaba convencido de que la luz era un chorro de partículas. Como al inglesito en cuestión le había ido bien con la teoría de la gravedad supongo que nadie se animaba a contradecirlo. Sin embargo, había otro muchacho que se llamaba Christian Huygens que estaba convencido de que la luz era una onda. Cómo se le pudo ocurrir semejante barbaridad.
La teoría corpuscular de Newton es simple, pelotitas de luz. Lo de Huygens es más loco. Una onda es una perturbación periódica que se propaga a través de un medio. Ejemplo fácil y usual: tiro una piedra en una pileta y veo como se forman olitas. La perturbación que yo creé tirando la piedra, se propaga a lo largo de la superficie del agua.
No fue hasta principios del siglo XVIII que Thomas Young, otro inglés, pudo confirmar lo que decía Huygens. Efectivamente, la luz se comportaba como una onda. Cómo hizo? Ah… muy interesante. El tipo armó el siguiente esquema experimental:

La velita de la izquierda genera luz. La primera pared tiene una abertura cuya función es simular una fuente de luz más “ordenada” que la vela original que emite en forma más desprolija. Una vez que la luz llega a la segunda pared, las dos rendijas que hay sobre ella simulan dos fuentes de luz iguales. Por último, pongo una pantalla donde yo pueda ver cómo se distribuye la luz que llega. Sería de esperar que toda la pantalla apareciera igualmente iluminada, verdad? Contrariamente a esto, la pantalla se mostró iluminada de la siguiente forma:
Curioso. Vamos a ver qué es lo que ocurrió. Para ser un poco más gráfico retomemos el ejemplo de la pileta. Tiro una piedra y se producen olas. Con estas todavía oscilando en la superficie del agua, tiro otra piedra. Las ondulaciones producidas por ambas piedras se van a superponer. Pensemos en un lugar donde una ola producida por la primera piedra está en su pico más alto. Qué pasaría si justo en ese lugar y en ese momento una ola de la segunda piedra también estuviera en su pico más alto? Y… habría una sola ola más grande. Bueno… sí, es lo que pasa. Y si la segunda ola estuviera en su pico más bajo? Y… se anularían las olas. De nuevo… sí, es lo que pasa. Es decir, las olas de ambas piedras están produciendo interferencia, positiva en el primer caso (ola más grande), negativa en el segundo (se cancelan las olas).
Traslademos esto al experimento de Young. Si la luz fuera un chorro de pelotitas, la pantalla se vería iluminada uniformemente, o sea, lo que hubiéramos esperado intuitivamente y no ocurrió. Al ser un fenómeno ondulatorio, la luz proveniente de una rendija va a producir interferencia con la proveniente de la otra rendija. En los lugares donde la interferencia es positiva terminamos viendo franjas de luz más intensas y en los lugares donde la interferencia es negativa vemos franjas oscuras, o sea, sin luz.
Conclusión: la luz es un fenómeno ondulatorio.
Todos los fenómenos ondulatorios conocidos hasta la época de Young necesitaban un medio para propagarse. Las olas a través del agua, el sonido a través del aire, etc. Y la luz? Estamos en un brete…
De eso nos ocuparemos la semana que viene.

Para Agus que se ofendió con la foto de su hermana:

Chicas, Alex en su mejor forma: