La luz

A fines del siglo XV cuando se propusieron dos teorías para explicar la naturaleza de la luz: La teoría de partículas (corpuscular) y la teoría ondulatoria. El principal defensor de la teoría  corpuscular fue Sir Isaac Newton. La teoría ondulatoria era apoyada por Christian Huygens (1629-1695), un matemático y científico holandés 13 años mayor que Newton. Cada una de esas teorías intentaba explicar las características de la luz observadas en esa época.

Tres de estas importantes características:

1. Propagación rectilínea: La luz viaja en línea recta.

2. Reflexión: Cuando la luz incide en una superficie lisa, regresa a su medio original.

3. Refracción: La trayectoria de la luz cambia cuando penetra a un medio transparente.

De acuerdo con la teoría corpuscular, las partículas muy pequeñas, de masa insignificante, eran emitidas por fuentes luminosas tales como el Sol o una llama. Estas partículas viajaban hacia  fuera de la fuente en líneas rectas con enorme rapidez. Cuando las partículas entraban al ojo, se estimulaba el sentido de la vista. La propagación rectilínea se explicaba fácilmente en términos de partículas.

En realidad, uno de los más fuertes argumentos en favor de la teoría corpuscular se basó en esta propiedad. Se pensaba que las partículas producían sombras con contornos bien definidos, mientras que las ondas pueden flexionarse alrededor de los bordes. Dicha flexión de las ondas, se llama difracción.

Las sombras nítidas que se forman bajo los rayos luminosos hicieron pensar a Newton que la luz se debía componer de partículas. Huygens, por otra parte, explicó que la flexión de las ondas acuáticas y las ondas sonoras alrededor de los obstáculos se apreciaba fácilmente debido a sus grandes longitudes de onda. Él razonaba que si la luz era en realidad una serie de ondas con una longitud de onda corta, daría lugar a una sombra bien definida puesto que el grado de flexión sería pequeño.

Huygens explicó la propagación de la luz en términos del movimiento de una perturbación a través de la distancia entre una fuente y el ojo. Basó su argumento en un principio sencillo que aún es útil en la actualidad para describir la propagación de la luz. Suponga que se deja caer una piedra en un estanque de agua en reposo. Se produce una perturbación que se mueve en una serie de ondas concéntricas, alejándose del lugar del impacto.

La perturbación continúa incluso después de que la piedra toca el fondo del estanque. Ese tipo de ejemplo indujo a Huygens a postular que las perturbaciones que se producen en todos los puntos a lo largo de un frente de onda en movimiento en un instante determinado, pueden considerarse como fuentes para el frente de onda en el siguiente instante. El principio de Huygens establece lo siguiente:

Cada punto de un frente de onda que avanza puede considerarse una fuente de ondas secundarias llamadas ondeletas. La nueva posición del frente de onda envuelve a las ondeletas emitidas desde todos los puntos del frente de onda en su posición previa.