2. Modelos de la luz
Modelo organicista
Una de las primeras hipótesis sobre la naturaleza de la luz y, conjuntamente, de la visión nace de la civilización griega.
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| Imagen de FJGAR en Wikimedia. CC |
Entre las primeras propuestas elaboradas sobre el tema de la visión en la antigua Grecia, se debe citar a la formulada por Pitágoras en el siglo VI a. C. Este planteó que la luz emanaba del ojo en forma de rayos luminosos que se propagan en línea recta formando conos con el vértice de éste. Supuso que esta emanación chocaba con los cuerpos y la visión era el resultado de este choque.
Algo más tarde, el filósofo Platón propuso que nuestros ojos emitían pequeñas partículas de luz, del objeto también surgía una sutil capa o un efluvio, al que llamó la "eidola", y que era el contacto entre el fuego visual emitido por el ojo y este efluvio lo que producía la sensación de la visión.
Hasta este momento de la historia, siglo I d. C., la luz siempre estuvo unida al fenómeno de la visión, pero de una forma bastante artificial. Herón de Alejandría fue el primero que desligó la visión de la luz. En su obra Dioptra recoge el modelo griego de la visión, según la cual el ojo lanza unas partículas especiales que rebotan en los objetos no transparentes y vuelven de nuevo al ojo, produciendo el fenómeno de la visión.
Posteriormente, Claudio Ptolomeo, en uno de sus trabajos menores hace referencia a cómo se regula la reflexión, proponiendo las normas que la rigen. Este fenómeno será crucial en la discusión acerca de la naturaleza de la luz que se llevó a cabo durante los dieciocho siglos siguientes de desarrollo de la óptica.
Modelo corpuscular
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Sir Isaac Newton es uno de los grandes defensores de esta teoría. Newton, además de establecer fórmulas para instrumentos ópticos y probar que la luz blanca es una mezcla, propuso una idea de cómo sería la luz.
Siguiendo los pasos de su visión mecánica del Universo, Newton propugnaba en 1704, con su publicación llamada "Óptica", su modelo que se basaba en que los rayos luminosos estaban formados por multitud de pequeñas partículas, con masas diferentes para cada color, que eran emitidas por los cuerpos luminosos y se reflejaban en los demás objetos siguiendo las leyes habituales de la mecánica.
La visión acontecía cuando dichas partículas de luz chocaban con la retina de nuestros ojos. Dichos corpúsculos debían ser muy pequeños en comparación con la materia ordinaria, y no estar sometidos a rozamientos viscosos.
Si te fijas, casi siempre lo más simple puede permitir una interpretación correcta de un fenómeno. Esta teoría, con la simplicidad mencionada, era suficiente para explicar las propiedades de la luz entonces conocidas: la propagación rectilínea, la reflexión y la refracción.
La propagación rectilínea se explicaba como el resultado de la enorme velocidad de los corpúsculos luminosos, según valores de la época esa velocidad rondaba 108m/s. La idea era similar a la situación de que la trayectoria de una bala se mantiene recta sin que se vea aparentemente afectada por los efectos gravitatorios.
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La reflexión se entendía como un juego de billar o lo que hace el jugador de baloncesto de la imagen, es decir, se produce un simple choque perfectamente elástico entre los corpúsculos luminosos y la superficie donde tiene lugar el reflejo. En el choque, se conserva el módulo de la cantidad de movimiento de los corpúsculos. Pero se debe tener en cuenta el carácter vectorial, la componente paralela a la superficie reflectante se mantiene y la parte normal se invierte.
Con respecto al modelo propuesto para la refracción: supone la existencia de fuerzas de atracción o repulsión sobre los corpúsculos luminosos al atravesar la superficie de separación de dos medios. Estas fuerzas actúan perpendicularmente a dicha superficie, con lo que la componente perpendicular de la cantidad de movimiento de los corpúsculos a la superficie de separación de los dos medios, sufría un aumento o disminución de módulo. Algunos medios atraían a los corpúsculos, con lo que aumentaba, haciendo que la luz viajase más rápidamente, esto en algunas ocasiones suponía superar la velocidad de la luz en el vacío, y su trayectoria se acercase a la normal; en cambio, otros medios repelían a los corpúsculos haciendo que disminuyera y la luz viajase más lentamente, con lo que su trayectoria se alejaría de la normal.
Modelo ondulatorio
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En 1690, un coetáneo a Newton, matemático, físico y astrónomo holandés llamado Christiaan Huygens, publicaba una obra llamada "Tratado de la luz", en el que defiende una postura radicalmente distinta sobre la naturaleza de la misma.
En el libro, el autor expone como hipótesis que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio similar al sonido, es decir, la imagina como una onda longitudinal donde su foco es localizado en los cuerpos luminosos.
La ventaja de esta teoría corresponde a la posibilidad de explicación de ciertos fenómenos. Podía explicar, a la perfección, tanto la reflexión como la refracción de la luz.
No obstante, para sustentar este modelo era necesario considerar la existencia de un material con una rigidez tal que permitiera a la luz viajar a una enorme velocidad, al medio se le denominó éter.
Los oponentes a esta teoría argumentaban diciendo que no era capaz de explicar la trayectoria rectilínea que presentaba la luz en su movimiento. Sin embargo, lograría explicar las interferencias, la polarización y la difracción. La polarización de la luz requería que las ondas fueran transversales y que, por lo tanto, el éter fuera un medio sólido.
El prestigio del principal defensor de la teoría rival, Newton, sumado a que Huygens fuese incapaz de dar una explicación clara y razonable para fenómenos típicamente ondulatorios como la difracción y las interferencias, hizo que la teoría ondulatoria no fuera tenida en cuenta hasta mucho tiempo después.