Naturaleza Dual de la Luz: Ondas y Partículas

Naturaleza de la Luz

La cuestión sobre la naturaleza de la luz ha sido un problema desde la antigüedad hasta el siglo XX. A lo largo de la historia, se han desarrollado principalmente dos teorías contrapuestas:

• Teoría corpuscular: Considera que la luz está compuesta de partículas o corpúsculos. Su principal representante fue Newton.
• Teoría ondulatoria: Defiende que la luz se comporta como una onda.

Ambas teorías explicaban los fenómenos de reflexión y refracción. Sin embargo, solo la teoría ondulatoria pudo explicar satisfactoriamente los fenómenos de interferencia y difracción, y el hecho de que la velocidad de la luz es mayor en los medios menos densos. Esto, junto al desarrollo del electromagnetismo por Maxwell, consolidó la teoría ondulatoria. En el siglo XIX, se admitió que la luz era una onda electromagnética.

Sin embargo, a principios del siglo XX, Einstein recurrió a la naturaleza corpuscular de la luz para explicar fenómenos de emisión y absorción de luz por la materia, como el efecto fotoeléctrico. A partir de entonces, se introdujo en Física la dualidad onda-corpúsculo de la luz, que significa que la luz tiene dos naturalezas: en unos fenómenos se comporta como una onda electromagnética de una cierta frecuencia, y en otros como un flujo de partículas llamadas fotones con una determinada energía.

Leyes de la Reflexión y la Refracción

Cuando una onda incide sobre la superficie de separación de dos medios con distinto índice de refracción, una parte de la onda se refleja y otra se refracta (se transmite al otro medio). Las leyes de la reflexión y la refracción establecen que:

• Los rayos incidente, reflejado y refractado están en un mismo plano, llamado plano de incidencia, que es perpendicular a la superficie.
• El ángulo de incidencia (α_i) y el de reflexión (α_r) son iguales: α_i = α_r
• El ángulo de incidencia (α_i) y el ángulo de transmisión o refracción (α_t) están relacionados por la ley de Snell: n₁ * sen α_i = n₂ * sen α_t, donde n₁ y n₂ son los índices de refracción en el primer y segundo medios, respectivamente.

La ley de Snell implica que, si la luz pasa a un medio de índice mayor, los rayos se acercan a la normal (se alejan si el segundo medio posee un índice menor).

La ley de Snell también puede expresarse en función de las velocidades de la luz en los dos medios, teniendo en cuenta que n = c/v: (sen α_i) / (sen α_t) = v₁ / v₂