La luz: ¿onda o partícula? El enigma que desafía a Chile | ORBITECH

¿Qué es la luz? Modelos históricos que chocan

La luz fue estudiada como onda por Huygens en 1678 y como partícula por Newton en 1704.
¡Newton defendía los 'corpúsculos' y Huygens las ondas!
Huygens propuso que la luz es una onda longitudinal que viaja en un éter luminoso imaginario.
El éter era como el 'aire' invisible que llenaba el espacio.
Newton argumentó que la luz está hecha de partículas que viajan en línea recta, explicando las sombras nítidas.
¡Por eso las sombras tienen bordes definidos en las calles de Santiago!

Al pasar luz por dos rendijas separadas por $d$ , se forma un patrón de interferencia en la pantalla con franjas claras y oscuras.
¡Como las olas del mar en la playa de Reñaca chocando contra los roqueríos!
La intensidad del patrón de interferencia sigue la fórmula $I = 4 I_{0} \cos^{2} (\frac{π d \sin θ}{λ})$ . $I = 4 I_{0} \cos^{2} (\frac{π d \sin θ}{λ})$
El máximo ocurre cuando $d \sin θ = m λ$ con $m$ entero.
Si colocas un detector en una rendija, el patrón de interferencia desaparece: ¡la luz 'elige' comportarse como partícula!
¡La observación cambia el resultado! Esto confundió a Einstein.

I = 4 I_{0} \cos^{2} (\frac{π d \sin θ}{λ})

Einstein explicó en 1905 que la luz está hecha de fotones con energía $E = h ν$ . $E = h ν$
La constante de Planck $h = 6.626 \times 10^{- 34} J \cdot s$ .
Si la frecuencia $ν$ de la luz es menor que la frecuencia umbral $ν_{0}$ , no se emiten electrones, sin importar la intensidad.
¡La energía depende de la frecuencia, no del brillo de la luz!
Los paneles solares en Antofagasta y Copiapó convierten fotones en electricidad usando este efecto.
¡Las celdas solares son 'cazafotones' que trabajan con luz visible y ultravioleta!

E = h ν

Dualidad onda-partícula: toda partícula (fotón, electrón) tiene propiedades de onda y partícula.
¡Hasta los electrones hacen interferencia como ondas en el laboratorio!
La longitud de onda de De Broglie para una partícula con momento $p$ es $λ = \frac{h}{p}$ . $λ = \frac{h}{p}$
Para un electrón acelerado a 1000 m/s, $λ \approx 7.3 \times 10^{- 10} m$ .
En 1927, Davisson y Germer observaron difracción de electrones, confirmando la hipótesis de De Broglie.
¡Los electrones se comportan como ondas en cristales de níquel!

λ = \frac{h}{p}

Los telescopios del ALMA en el desierto de Atacama observan interferencia de ondas de radio.
¡ALMA usa el dualismo para estudiar el nacimiento de estrellas!
Los paneles solares en el norte (Antofagasta, Calama) generan electricidad gracias al efecto fotoeléctrico.
¡El desierto más árido del mundo es perfecto para captar fotones!
Los láseres en clínicas oftalmológicas de Santiago usan la dualidad para corregir la miopía con precisión micrométrica.
¡La luz es bisturí y onda a la vez en medicina!

1678: Christiaan Huygens propone el modelo ondulatorio de la luz en 'Traité de la Lumière'.
1704: Isaac Newton publica su teoría corpuscular en 'Opticks'.
1905: Albert Einstein explica el efecto fotoeléctrico usando fotones, ganando el Nobel en 1921.
1924: Louis de Broglie propone que toda materia tiene naturaleza ondulatoria en su tesis doctoral.
1927: Experimento de Davisson-Germer confirma la difracción de electrones, validando la dualidad.