La luz
Colegio Hispano Americano Ro ViejoDepartamento de
CienciasAsignatura: Fsica_NM1Profesor: Rodolfo Flores Oyarce
Gua de Fsica Origen y Teoras de la luz
Los fotones que emergen de los tomos constituyen la luz. Los
fotones no tienen masa y se mueven en el vaco a la enorme rapidez
de 300.000 km/s, conocida como velocidad de la luz. No todos los
fotones tienen igual nivel de energa. La energa de un fotn depende
del salto cuntico que lo gener. Por ejemplo, en la figura 4, el
fotn 2 tiene mayor energa que el fotn 1.
TEORAS DE LA LUZLas teoras propuestas por los cientficos para
explicar la naturaleza de la luz han ido cambiando a lo largo de la
historia de la ciencia, a medida que se van descubriendo nuevas
evidencias que permiten interpretar su comportamiento, como
corpsculo, onda, radiacin electromagntica, cuanto o como la mecnica
cuntica.Teora CorpuscularEsta teora fue planteada en el siglo xvii
por el fsico inglsIsaac Newton,quien sealaba que laluz consista en
un flujo de pequeisimas partculas o corpsculos sin masa, emitidos
por las fuentes luminosas, que se mova en lnea recta con gra
rapidez. Gracias a esto, eran capaces de atravesar los cuerpos
transparentes, lo que nos permita ver a travs de ellos. En cambio,
en los cuerpos opcaos, los cospsculos rebotaban, por lo cual no
podamos observar los que haba detrs de ellos.Esta teora explicaba
con xito la propagacin rectilnea de la luz, la refraccin y la
reflexin, pero no los anillos de Newton, las interferencias y la
difraccin. Adems, experiencias realizadas posteriormente
permitieron demostrar que esta teora no aclaraba en su totalidad la
naturaleza de la luz
Teora OndulatoriaFue el cientfico holandesChristian Huygens,
contemporneo de Newton, quien elaborara una teora diferente para
explicar la naturaleza y el comportamiento de la luz.Esta teora
postula que la luz emitida por una fuente estaba formada por ondas,
que correspondan al movimiento especfico que sigue la luz al
propagarse a travs del vaco en un medio insustancial e invisible
llamado ter. Adems, ndica que la rapidez de la luz disminuye al
penetrar al agua. Con ello, explica y descrba la refraccin y las
leyes de la reflexin.En sus inicios, esta teora no fue considerada
debido al prestigio deNewton. Pas ms de un siglo para que fuera
tomada en cuenta: se le someti a pruebas a travs de los trabajos
del mdico ingls Thomas Young, sobre las interferencias luminosas, y
el fsico francsAugeste Jean Fresnel, sobre la difraccin. Como
consecuencia, qued de manifiesto que su poder explicativo era mayor
que el de la teora corpuscular.
Teora de los Cuantos
Esta teora propuesta por el fsico alemnMax Planckestablece que
los intercambios de energa entre la materia y la luz solo son
posibles por cantidades finitas o cuntos de luz, que posteriormente
se denominan fotones. La teora tropieza con el inconveniente de no
poder explicar los fenmenos de tipo ondulatorio, como son las
interferencias, las difracciones, entre otros. Nos encontramos
nuevamente con dos hiptesis contradictorias, la teora de los
cuantos y la electromagntica.Posteriormente, basndose en la teora
cuntica de Planck, en 1905 el fsico de origen alemnAlbert
Einsteinexplic el efecto fotoelctrico por medio de los corpsculos
de luz, a los que llam fotones. Con esto propuso que la luz se
comporta como onda en determinadas condiciones
Teora ElectromagnticaEsta teora rene tanto la teora
electromagntica como la de los cuantos heredadas de la teora
corpuscular y ondulatoria, con lo que se evidencia la doble
naturaleza de la luz. El que esta se comporte como onda y partcula
fue corroborado por el fsico francsLuis de Broglie, en el ao 1924,
quin agreg, adems, que los fotones tenan un movimiento ondulatorio,
o sea uqe la luz tenia un coportamiento dual. As, la luz, en cuanto
a su propagacin, se comporta como onda, pero su energa es
trasportada junto con la onda luminosa por unos pequeos corpsculos
que se denominan fotones.Esta teora establece, entonces, la
naturaleza corpuscular de la luz en su interaccin con la materia (
proceso de emisin y absorcin) y la naturaleza electromagntica de su
propagacin.
ACTIVIDADES
I. Seleccin mltiple. Encierra en un crculo la alternativa
correcta:1. Las discusiones sobre el concepto de la luz llevaron a
los cientficos a concluir que la luz es:a) una onda.b) una
partcula.c) a veces una onda y a veces una partcula.d) una onda
mecnica.e) no se determino nunca.
2. Se puede afirmar acerca de la rapidez de la luz que:a) es una
incgnita.b) su valor depende del mtodo que se utilice para
medirla.c) es infinita.d) tiene un valor en el vaco igual a los
300.000 km/s.e) tiene un valor cercano a 300.000 km/h.
3. Entre las fuentes no naturales de luz se cuentan:a) las
estrellas.b) la luna.c) los espejos.d) los volcanes, las lucirnagas
y los peces bioluminiscentes e) alternativas a) y d)
4. Las fuentes secundarias de la luz son aquellas que:a) emite
luz por s misma.b) refractan la luz al ser iluminadas por una
fuente natural.c) reflejan la luz al ser iluminadas por cualquier
fuente de luz.d) no reflejan luz.e) ninguna de las anteriores.
5. Las fuentes artificiales de la luz son aquellas que:a) emiten
luz a bajas temperaturas.b) emiten luz a altas temperaturas.c)
absorben la luz.d) reflejan la luz emitida por fuentes naturales.e)
emiten luz artificial.
6. El principio de propagacin rectilnea de la luz seala que:a)
todo rayo luminoso recorre trayectoria rectilneas en medio
transporte y homogneos.b) todo rayo luminoso recorre trayectorias
rectilneas solo en aire.c) todo rayo luminoso es una representacin
geomtrica que describe la trayectoria de la luz.d) el rayo luminoso
indica la direccin y el sentido de propagacin de la luz.e) un rayo
luminoso solo se propaga en medios transparentes y homogneos.
7. Son evidencias de que la luz se propaga en lnea recta:a) la
sombra que se produce cuando la luz choca con cuerpos opacos.b) la
forma de cono de la luz que proviene de una fuente puntal al
iniciar en una pantalla blanca.c) el hecho de que pase a travs de
objetos transparentes.d) alternativas a) y b)e) alternativas b) y
c)
8. Las sombras y los eclipses se producen debido a:a) el
desplazamiento de la fuente de emisin de luz.b) la capacidad de los
cuerpos opacos de producir sombra.c) el cambio de direccin del rayo
de luz que se propaga en el aire.d) la combinacin de fuentes
naturales y artificiales de luz. e) la interposicin de un cuero en
trayectoria de un rayo proveniente de una fuente de luz.9. En un
tomo, en las orbitas ms cercanas al ncleo se cumple que:a) tiene ms
energa que las ms lejanas.b) tiene menos energa que las ms
lejanas.c) todas las orbitas tiene la misma cantidad de energa.d)
la energa no est asociado a las orbitas sino que a la velocidad de
los electrones.e) la energa no est asociado a las orbitas sino que
a la velocidad de los protones.
10. La luz se forma cuando: a) un electrn salta desde una rbita
de mayor energa a una rbita de menor energa. b) un electrn absorbe
energa quitando luz al exterior.c) un electrn salta de una rbita a
cualquier otra orbita.d) un electrn gira en torno al ncleo del tomo
liberando energa producto de la velocidad.e) un protn es liberado
desde el ncleo del tomo.
11. Con respecto a la teora corpuscular es verdad que:a) No
logra explicar cmo la luz viaja por el vaco.b) Fue propuesta por
Huygens.c) No explica por qu los cuerpos no pierden masa al emitir
los corpsculos.d) Propone que la luz se comporta como una onda.e)
Todas las anteriores son falsas.
II. Preguntas abiertas. Responde en tu cuaderno las siguientes
preguntas.
1. Cules son las dos posturas que se han sostenido a lo largo de
la historia para explicar la naturaleza de la luz?
2. A qu conclusin llegaron los cientficos respectos de la forma
en que se comporta la luz?
3. Con qu rapidez se propaga la luz en el aire?
4. Explica con tus palabras el procedimiento que permiti a
Michelson determinar el valor de la propagacin de la luz en el
aire
5. Se propaga la luz con la misma velocidad en todos los medios
transparentes?
6. En qu se diferencia las fuentes naturales de la luz respecto
de las fuentes artificiales?
7. Explica cmo se produce la luz en las fuentes
artificiales?
8. Qu es un fotn de luz?
9. Cul es la diferencia entre una fuente que funciona a elevada
temperatura respecto de una que funciona sin elevar las
temperaturas?
10. Explica que es lo que ocurre en el caso de las fuentes
secundarias de luz
11. Por qu se usa el concepto de rayo para representar la
trayectoria de la luz?
12. Cmo se verifica que la luz se propaga en forma
rectilnea?
13. Qu seala el principio de propagacin rectilnea de la luz?
14. Cmo se clasifican los cuerpos, se acuerdo con el
comportamiento que tiene la luz en ellos?
