Dualidad onda-corpúsculo

La discusión entre si la luz es una partícula (teoría corpuscular) o una onda (teoría ondulatoria) se dio a lo largo del siglo XIX. No fue hasta el siglo XX que Einstein entre otros científicos concluyeron en que depende de como se observe, la luz es una onda o una partícula.

La teoría corpuscular corresponde a Newton (1643-1727), en la cual la luz está compuesta por diminutas partículas emitidas a gran velocidad en línea recta, que viajan en el espacio y colisionan contra los objetos, haciéndolos visibles.

En la teoría ondulatoria de Huygens (1629-1695) la luz es un tipo de movimiento. Las ondas se propagan todas iguales, en un frente de ondas. Tal como ocurre en el agua calma cuando se le tira una piedra, que da la sensación de una ola que va avanzando, cuando en realidad las partículas describen un movimiento circular dentro del agua. El comportamiento de onda describe movimiento puro, sin materia que se desplace.

La siguiente imagen representa la dualidad onda/corpúsculo. Se ven dos paredes, y entre las dos, un objeto invisible que proyecta dos sombras con dos focos de luz diferentes. Una describe un cuadrado y la otra un círculo, pero la figura geométrica es un cilindro. Este representa la luz, que no se puede ver. Depende como se estudie esa luz se pueden ver sus sombras: onda y corpúsculo.

En la difracción, por ejemplo, la luz se comporta como onda. Al igual que un dique, el rayo se abre cuando pasa por una ranura corta, y empieza a generar un frente de onda nuevo.

Wavelength=slitwidth

Otro fenómeno que corresponde a la teoría ondulatoria es la interferencia. Cuando se dan dos frentes de onda a la vez, al subir uno y bajar el otro se genera un patrón de interferencias, que surge porque las ondas se cancelan entre sí. Este patrón es siempre igual y se corta en los mismos lugares.

El experimento que comprobó que la luz se comporta también como una onda se llamó experimento de doble rendija, y fue realizado por Thomas Young en 1801. Young comprobó un patrón de interferencias en la luz al difractarse en el paso por dos rendijas.

Einstein confirma que la luz también se comporta como una partícula  en 1905 cuando publica “Heurística de la generación y conversión de la luz”, que explica teóricamente el fenómeno fotoeléctrico. En el mismo, Einstein reconoce un cuanto de energía que viaja en la luz, y se canjea. Un fotón que impacta sobre el átomo de un metal alcalino, y desplaza el electrón del enlace atómico. Este efecto hace posible las cámaras de video, donde los chips de las cámaras generan una señal eléctrica a partir de los fotones que impactan en el sensor.

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