Page 664 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

33.2 Propagación de la luz
Figura 33.4 Explicación de la reflexión en
términos de la teoría corpuscular de la luz.
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La aplicación de este principio se ilustra en la figura 33.2 para los casos frecuentes de una
onda plana y de una onda circular.
El principio de Huygens tuvo un particular éxito para explicar la reflexión y la refracción. La
figura 33.3 muestra cómo se puede utilizar este principio para explicar la flexión de la luz al pasar
del aire al agua. Cuando las ondas planas golpean la superficie del agua con cierto ángulo, los pun­
tos A, C y E se vuelven las fuentes de nuevas ondeletas. La envoltura de estas ondeletas secundarias
indica un cambio en la dirección. Se puede elaborar un esquema similar para explicar la reflexión.
La reflexión y la refracción se explicaron fácilmente en términos de la teoría corpuscular.
Las figuras 33.4 y 33.5 ilustran los modelos que se pueden usar para explicar la reflexión y la re­
fracción sobre la base de corpúsculos minúsculos. La existencia de partículas perfectamente elás­
ticas de masa insignificante que rebotan de una superficie elástica podrían explicar la reflexión
regular de la luz en superficies lisas. La refracción puede ser análoga al cambio de dirección de
una pelota que rueda al encontrarse una pendiente. Esta explicación requería que las partículas
de luz viajaran más rápido en el medio de refracción, mientras que la teoría ondulatoria necesitaba
que la luz viajara más despacio en el medio de refracción. Newton aceptó que si pudiera demos­
trar que la luz viaja más lentamente en un medio material de lo que tarda en el aire, tendría que
abandonar la teoría corpuscular. No fue sino hasta mediados del siglo jídí cuando Jean Foucault
demostró en forma convincente que la luz viaja más lentamente en agua que en el aire.
Figura 33.5 La refracción de la luz cuando pasa
del aire a otro medio explicada por medio de un
ejemplo mecánico.
Propagación de la luz
El descubrimiento de la interferencia y la difracción en 1801 y en 1816 inclinó el debate en favor
de la teoría ondulatoria de Huygens. Sin duda, la interferencia y la difracción se podían explicar
únicamente en términos de la teoría ondulatoria. Sin embargo, aún quedaba un problema sin
resolver. Se creía que todos los fenómenos ondulatorios requerían de la existencia de un medio
de transmisión. Así, por ejemplo, ¿cómo podían viajar las ondas a través del vacío si no había
nada más que “vibrara”? Además, ¿cómo podría la luz llegar a la Tierra desde el Sol o desde
otras estrellas a través de millones de millas de espacio vacío? Para evitar esta contradicción,
los físicos postularon la existencia de un “éter transportador de luz”. Se pensó que este medio
universal, que lo penetraba todo, llenaba todo el espacio entre y dentro de todos los cuerpos ma­
teriales. Pero, ¿cuál era la naturaleza de ese éter? Con seguridad no podía ser un gas, un sólido
o un líquido que obedeciera las leyes físicas conocidas en ese tiempo. Sin embargo, no podía
desecharse la teoría ondulatoria tomando en cuenta las pruebas de la interferencia y la difrac­
ción. No parecía haber opción posible salvo definir el éter como “lo que transporta la luz”.
En 1865, un físico escocés. James Clerk Maxwell, emprendió la tarea de determinar las
propiedades de un medio que pudiera transportar luz y además tomar parte en la transmisión
de calor y energía eléctrica. Su trabajo demostró que una carga acelerada puede radiar ondas
electromagnéticas en el espacio. Maxwell explicó que la energía en una onda electromagnética