La naturalesa de la llum

L’estudi de la naturalesa de la llum és una empresa que ha preocupat als homes de ciència des de l’antiguitat. A causa de no haver-se establert mai una teoria que expliqui la totalitat dels fenòmens que aquesta presenta, ha esdevingut al llarg dels anys en una qüestió “discutida”.

L’emissió de llum és una propietat característica de tot cos que supera els 500ºc. Això explica perquè hi ha cossos que brillen al escalfar-se, si més no, la raó per la qual una bombeta emet llum es troba en la temperatura del filament de tungstè que presenta en l’interior, la qual supera els 3.000ºc.

És conegut que la llum que impregna el nostre planeta prové majoritàriament de la mateixa font lumínica; el sol. Els fotons d’aquesta “llum natural” són els que reboten en els cossos i els mateixos que, un cop s’introdueixen en el nostre ull, pressionen la retina i produeixen la sensació fisiològica de la visió.

Ja hem vist a través de la dualitat ona-partícula que la llum es comporta de dues maneres diferents a la vegada, és a dir, sent corpuscle (partícula) i ona al mateix temps. Per tant, si volguéssim desglossar aquesta “anomalia” física en altres teories parcials en trobaríem dues; la ondulatòria i la corpuscular, que en realitat són tres, si tornem a considerar la dualitat ona-partícula.

Les tres teories llumíniques

Si analitzem la història de l’estudi de l’òptica, i ens centrem en la investigació de la naturalesa de la llum, trobarem les (ja esmentades) dues teories que procuren explicar els fenòmens de la llum, més la dualitat que intenta unificar-les. Repassem doncs, en termes generals, en què es fonamenten les teories que s’han establert per a explicar la naturalesa i comportament de la llum.

• Teoria corpuscular: En aquesta es considera la llum com a conjunt de partícules (corpuscles) emesos pels posseïdors de llum pròpia, i que es propaguen a gran velocitat. Considerant aquesta teoria com a vàlida, s’explicarien fenòmens com el de la visió.
• Teoria ondulatòria: Proposada per Christian Huygens (1629-1695), la teoria ondulatòria interpreta, en termes generals, la llum com a propagació d’ona, anàlogament com ho fan les ones que es produeixen al precipitar una pedra contra un estanc. D’aquesta manera, s’explicarien fenòmens com el del rastre interferent que deixa la llum al xocar contra una paret fotosensible.
• Dualitat ona-partícula: Ja tractada en aquesta pàgina, la dualitat permet la unificació de la proposta corpuscular amb l’ondulatòria, accedint d’aquesta manera a respostes que la corpuscular no ofereix, però sí l’ondulatòria, i viceversa. Cal esmentar que és amb la que actualment treballa la comunitat científica.

Propagació de la llum

Al considerar la llum com a ona, establim que:

Dins d’un medi homogeni, la llum es propaga en línia recta i en totes direccions.

Aquest és un fet fàcilment comprovable. En efecte, si es perforen uns orificis en les parets d’una caixa opaca (podria ser de cartró), i encenem una llum en el seu interior, observarem com la llum surt per tots els forats, complint-se d’aquesta manera l’enunciat anterior.

Velocitat de propagació de la llum

Veure l’entrada corresponent

Si entenem la llum com a corpuscle, veurem que la velocitat dels fotons (les partícules que constitueixen la llum) és immensament enorme, de l’ordre de 300.000 km/s. Tal velocitat permet donar 7 voltes al planeta Terra per segon, trigar 8 minuts d’aquí al sol, o córrer els 100 metres llisos en 0,00000003 segons.

Sí és cert, però, que aquests famosos 300.000 km/s (aproximació dels reals 299.790km/s), tan sols es poden donar en medis com el buit, l’aire o altres gasos. En altres medis com l’aigua la seva velocitat es redueix als 225.000 km/s, en l’alcohol, a 218.000 km/s, i en el vidre a 187.500 km/s.