martes, 10 de mayo de 2011

EXPLICACIÓN: Experimento de Young



Una de las incógnitas más antiguas en la historia de la ciencia está relacionada con la luz. ¿Qué es exactamente? ¿Cuál es su naturaleza?


A primera vista puede parecer que la luz viaja en línea recta y se podría interpretar tanto como si fuese un haz de partículas que se desplazan o bien como si fuese una onda como las olas del mar.
Ahora bien, el comportamiento de las ondas es muy diferente al de las partículas. Las ondas presentan unos picos y unos valles. Si quisiéramos sumar dos ondas y sus picos coincidiesen entre sí, tendríamos una onda con picos más altos y valles más bajos, pero si las sumásemos de forma que el pico coincidiese con el valle de la otra, entonces se anularían.
Es decir, dos ondas pueden interaccionar y desaparecer. Esto es un efecto impensable entre partículas. O bien hay una partícula, o hay dos, pero en ningún momento una partícula que choque con otra hace que las dos desaparezcan. A este fenómeno se le conoce con el nombre de interferencias.

Entrando en un contexto más histórico, Newton, con el éxito de su ley de la Gravitación Universal, se atrevió a afirmar de forma tajante que la luz es corpuscular. Se opuso violentamente a la naturaleza ondulatoria de la luz, ya que no veía cómo se podía explicar con ella la propagación rectilínea de la misma.
Por otra parte apareció Christian Huygens, quien defendía la naturaleza ondulatoria con algunas ventajas.
Las teorías de ambos científicos explicaban perfectamente la reflexión y refracción de la luz, pero diferían en una cosa: la teoría corpuscular afirmaba que las partículas de luz se acelerarían al pasar por un material de mayor densidad óptica y las ondas a menor, lo cual no era comprobable por aquella época.
De esta forma, debido a la influencia de Newton y a la poca habilidad de Huygens para desarrollarla matemáticamente, la teoría ondulatoria quedó descartada durante un siglo.

Fue entonces cuando apareció Thomas Young, quien con tan sólo catorce años hablaba latín, hebreo, samaritano, caldeo, árabe, sirio, francés, italiano, persa, turco y etíope. Estudió medicina en Cambridge; investigó el funcionamiento del ojo humano, estableciendo que existían tres tipos de receptores cada uno de ellos sensibles a uno de los colores primarios; y un largo etcétera.

Thomas Young fue quien en 1801 realizó tan relevante experimento para la historia de la ciencia que lleva su nombre: El experimento de Young.
¿Qué hizo?
En primer lugar puso una rendija delante de una fuente de luz. Ésto es lo que se vio:



A simple vista observamos la mancha central. Ahora bien, Young puso dos rendijas tapando una con un dedo, viendo el mismo resultado. Si destapáramos la segunda rendija, esperaríamos ver dos manchas. Pero cuando retiró el dedo cambió la historia e hizo que a día de hoy haya sido uno de los grandes famosos científicos. ¿Qué sucedió? La siguiente imagen lo muestra: 


¿Por qué se produjo este cambio? Porque había puntos en los que el pico se había sumado a otro pico y otros en los que el pico se había anulado al sumarse con un valle. Se había producido, por tanto, el fenómeno de las interferencias. Su explicación visual sería la siguiente.


Estas interferencias no son tan sólo peculiares de la luz, sino de cualquier tipo de onda. Por ejemplo, como podéis observar en la siguiente imagen, son similares a las que pueden verse en el agua cuando las provocamos desde dos puntos diferentes:
Haciéndolo con láser y elementos más avanzados, puede apreciarse con mayor claridad: 

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