La naturaleza de la luz (2)

Recopilemos lo visto la vez anterior.

1- Se plantea un problema: qué es la luz?

2- Se proponen dos teorías: una corpuscular, donde la luz es básicamente un chorro de pelotitas, y otra ondulatoria, donde la luz es, obvio, una onda.

3- Un flaquito, Thomas Young, diseña un experimento cuyo objetivo es poner a prueba la segunda teoría. Resultado exitoso, la luz es una onda.

Ahora bien, como se adelantara al final de la entrada anterior, todas las ondas conocidas hasta entonces necesitaban un medio para propagarse. Expliquemos un poco esto.

Una onda es la propagación de una perturbación de alguna propiedad de un medio. Si por ejemplo el medio es el aire y la propiedad que se perturba es la presión el resultado obtenido es el sonido.

Habiendo obtenido experimentalmente que la luz es una onda, ahora tenemos que decidir cuál es el medio a través del que se propaga y cuál es la propiedad de ese medio que estamos perturbando y que da como resultado la luz.

Para resolver el tema del medio de propagación a un tipo se le ocurrió que existía una sustancia, a la que llamó “éter”, y que llena todo el universo. Para probar la existencia del éter otros dos tipos de apellidos Michelson y Morley idearon un experimento. Básicamente, ellos querían medir la velocidad de traslación de la Tierra respecto del éter. Y cuál fue el resultado que obtuvieron? Ah una cagada, no se cumplió nada de lo que predijeron.

Si bien fue todo un fiasco, la no existencia del éter y otros resultados derivados del experimento fueron los puntos de partida para conceptos como la “dilatación y contracción del tiempo y el espacio” sentando así las bases para la Relatividad de Einstein. Como esto último no es lo que nos ocupa en este momento vamos a dejarlo ahí. Lo importante, a los efectos de lo que nos importa a nosotros, es que ahora sabemos que, además de que la luz es una onda, esta se propaga a través del espacio vacío. No necesita un medio, como en el caso del sonido, olas y demás.

Tenemos el medio de propagación, todo el espacio, falta el otro tema: cuál es la propiedad del espacio que estamos perturbando y que da como resultado la luz? Regia historia esta.

La electricidad y el magnetismo son fenómenos conocidos desde hace muchos siglos. Los griegos conocían ambas ya para más o menos el año 600 a.C. De hecho, la palabra “electricidad” viene del griego “elektron” que significa “ámbar”, dado que esta sustancia fue la primera a la que le descubrieron propiedades eléctricas. El término “magnetismo” viene de la ciudad de “Magnesia”. No sé si es porque ahí lo descubrieron o porque había muchos metales, no interesa.

Lo importante, como casi todo en física, empezó después del siglo XVII. Separadamente, distintos flacos empezaron a estudiar más a fondo estos dos fenómenos que, hasta el momento, lo único que tenían en común era esto de la “acción a distancia”, o sea, ejercer fuerzas desde lejos, sin contacto.

Sin entrar demasiado en detalle, el resultado de lo hecho por todos estos muchachos fue un conjunto de cuatro leyes, cada una con su ecuación correspondiente:

1- Ley de Gauss del Campo Eléctrico.

2- Ley de Gauss del Campo Magnético.

3- Ley de Faraday (como el de Lost, pero este se llama Michael y no Daniel).

4- Ley de Maxwell-Ampére.

Las dos primeras son corresponden a los dos fenómenos, electricidad y magnetismo, por separado. Re copado, pero lo novedoso viene con las otras dos. Para ese entonces ya se había descubierto que el magnetismo era creado por corrientes eléctricas, en lo que fue la primera relación entre ambas cosas.

Faraday era un inglés que creía en un concepto que es sumamente importante en la física, la simetría de la naturaleza. Él decía: si la electricidad me genera magnetismo, este último debería, de alguna forma, generarme electricidad. Efectivamente, este hombre encontró, mediante la experiencia, que un campo magnético puede generar electricidad si se lo hace variar en el tiempo.

La cuarta ley, la del inglés Maxwell y el francés Ampére (ni a palos un Gómez o García bien argento) es la vuelta de la anterior, explica cómo la electricidad genera magnetismo.

Lo curioso es que dentro de estas cuatro ecuaciones aparecen un par de constantes (o sea, números fijos) que se tuvieron que medir experimentalmente que llamamos permitividad eléctrica del vacío y permeabilidad magnética del vacío.

Si bien todos los que trabajaron en estas leyes son importantes, vamos a destacar el de Maxwell por lo que sigue. Él, trabajando sobre las 4 ecuaciones citadas anteriormente, encontró que el campo eléctrico y el campo magnético cumplían con una ecuación ya conocida para ese entonces: la ecuación de ondas. Y la velocidad de propagación de esas ondas era un número que dependía de la permitividad y la permeabilidad (las constantes que nombré antes) y cuyo valor era… 300.000 km/seg.

Voy a traducir este último resultado un poco: Maxwell descubrió que el campo eléctrico y el magnético se propagan en forma de onda, a través del espacio vacío y con una velocidad de 300.000 km/seg.

Y? Bueno, es de común saber que la velocidad de la luz es ese número enorme y para ese entonces ya se había medido la misma con excelente precisión.

Conclusión de lo hecho por Maxwell: La luz no es nada más (y nada menos) que la propagación de electricidad y magnetismo a través del espacio a la curiosa velocidad de 300.000 km/seg.

Volviendo a los orígenes de nuestro planteo:

1- La luz es una onda.

2- El medio por el cual se propaga es todo el espacio (vacío o no).

3- La propiedad del espacio que estamos perturbando y que nos da como resultado la luz es el electromagnetismo.

Esto sigue, pero me agoté por hoy.

Perfil del Mapache de la gente:

Y esto es mortal: