Naturaleza de la luz

Durante siglos se creyó que la luz consistía en un chorro de partículas emitidas por una fuente luminosa y los demás cuerpos se veían debido a que se reflejan algunos de los corpúsculos que los golpean, y al llegar estas partículas al ojo, se producía la sensación de ver y esto explicaba la reflexión de la luz en un espejo.
No fue hasta1704 cuando Isaac Newton publica su libro óptica donde asienta el modelo corpuscular de la luz sobre las ideas de Descartes, esto supone que la luz está formada por corpúsculos materiales que son lanzados a gran velocidad por los cuerpos emisores de luz. Este modelo explica y se basa en:

• La propagación rectilínea de la luz: la luz está formada por pequeñas partículas que viajan a gran velocidad, pero no infinita, de manera que sus trayectorias rectilíneas constituyen los rayos luminosos.
• La ley de la reflexión: al incidir la luz en una superficie lisa como la de un espejo choca con dicha superficie y se refleja del mismo modo que una bala choca contra una placa de acero.
• La ley de la refracción o cambio en la dirección de la trayectoria que experimenta la luz cuando pasa de un medio a otro diferente, por ejemplo, del aire al agua. La refracción es debida a la diferente densidad de los medios por los que atraviesa la luz

También unos años antes en 1690 el físico holandés  contemporáneo de Newton, expone su teoría de modelo ondulatorio de la luz de manera muy precisa. La teoría Christian Huygens sobre la propagación de la luz es que era un movimiento ondulatorio que necesitaba de un medio material llamado éter, para propagarse y desechaba la posibilidad de que se tratara de un movimiento corpuscular ya que dos haces de luz podían cruzarse sin estorbarse.

Su mayor error fue considerar la ondas de luz longitudinales, como las del sonido que se propaga en un medio aun no descubierto que llamó “éter”. Huygens consideraba el “éter “ como un fluido impalpable que todo lo llena incluso donde parece no haber nada, el vacío, luego no existe el vacío ya que está lleno del “éter” y considera la luz como ondas esféricas y concéntricas con centro en el punto donde se origina la perturbación (foco luminoso).

La discusión entre el modelo corpuscular de Newton y el ondulatorio de Huygens fue ganada por Newton en un primer momento debido a su mayor prestigio y fama como científico y a que los experimentos que se conocían en aquella época apoyaban a Newton.

En 1809 el físico francés Étienne-Louis Malus trabajó en la intensidad de la luz y descubrió  el fenómeno de luz polarizada linealmente promulgando la Ley de Maltus , estos estudios fueron aprovechados por Fresnel deduce que puesto que la luz se polariza debe ser efectivamente una onda transversal y tridimensional .

La vision de la teoria newtoniana fue generalmente aceptada hasta principios del siglo xix, cuando Thomas Young y Augustin Fresnel llevaron a cabo experimentos sobre la interferencia de la luz, que establecieron firmemente su naturaleza ondulatoria con el famoso experimento de la doble rendija de Young, con el que se hacía patente el fenómeno de la interferencia, demostró que la luz seguía el principio de la superposición de estratos, que es una propiedad ondulatoria no prevista por la teoría corpuscular de Newton. Young a diferencia de Huygens propone que la luz está formada por ondas transversales.
Estos trabajos condujeron una teoría de la difracción de la luz y abrió un área completa de estudio en la óptica física. La óptica ondulatoria se unificó con éxito con el electromagnetismo gracias a James Clerk Maxwell en los años 1860.

Durante la segunda mitad del siglo XIX contempló una serie de descubrimientos que sentarían las bases del desarrollo de instrumentos ópticos a lo largo del siglo XX, en el campo de los telescopios, la posibilidad de depositar una película de aluminio sobre una base de vidrio, decantó de forma ya definitiva la carrera entre los dos tipos de telescopios, decidiéndose a favor de los de espejos, que han seguido aumentando de tamaño sin cesar desde entonces. Así mismo, con los trabajos de Niépce se descubrió la base de la fotografía  que a su vez propiciaría la aparición del cine unas décadas después. Otro invento de finales del siglo xix, fue el tubo de rayos catódicos, permitiría desarrollar unos años después las pantallas de televisión. En este período también vio la luz otro tipo de instrumento científico, el interferómetro, que sirvió para dar un inesperado soporte a la teoría de la relatividad y que con el paso del tiempo ha pasado a formar parte de equipos de medición de altísima precisión.

La aparente confirmación de la naturaleza ondulatoria de la luz debido a su carácter de radiación electromagnética, llevó a un callejón sin salida, generando un intenso debate a lo largo de medio siglo acerca de la existencia del éter, un medio hipotético que se consideraba imprescindible para posibilitar la propagación de las ondas de luz.
El siguiente desarrollo en la teoría óptica llegó en 1899, cuando Max Planck modeló correctamente la radiación del cuerpo negro, al asumir que el intercambio de energía entre la luz y la materia solo ocurría en cantidades discretas que denominó cuantos.

En 1905 Albert Einstein publicó la teoría del efecto fotoeléctrico que estableció firmemente la cuantificación de la luz en sí misma y con su Teoría de la relatividad especial, estableció el papel clave de la velocidad de la luz como una de las constantes fundamentales de la naturaleza, resolviendo de una vez por todas la cuestión del éter, descartando definitivamente su existencia.

El  físico danés Niels Bohr demostró en 1913 que los átomos solo podían emitir cantidades discretas de energía, lo que explica las líneas discretas observadas en los espectros de emisión y de absorción, también la comprensión de la interacción entre la luz y la materia que siguió a estos desarrollos no solo formó la base de la óptica cuántica, sino que también fue crucial para el desarrollo de la mecánica cuántica en su conjunto.  
La última culminación, la teoría electrodinámica cuántica, explica todos los procesos ópticos y electromagnéticos en general como resultado del intercambio de partículas reales y de fotones virtuales.

La óptica cuántica adquirió importancia práctica con las invenciones del máser en 1953 y del láser en 1960 y siguiendo los trabajos de Paul Dirac en la teoría cuántica de campos, George Sudarshan, Roy Jay Glauber y Leonard Mandel aplicaron la teoría cuántica al campo electromagnético en los años 1950 y 1960 para obtener una comprensión más detallada de la fotodetección y del comportamiento estadístico de la luz.

Otro hito importante en el campo de la aplicación práctica de dispositivos ópticos son los LED, cuyo principio de funcionamiento (la electroluminiscencia) fue descubierto en 1903. Se empezaron a producir industrialmente en la década de 1950, hasta hacerse omnipresentes en las pantallas de todo tipo de aparatos de consumo de masas, como teléfonos móviles o televisores. 
Estos trabajos condujeron una teoría de la difracción de la luz y abrió un área completa de estudio en la óptica física. La óptica ondulatoria se unificó con éxito con el electromagnetismo gracias a James Clerk Maxwell en los años 1860.

Durante la segunda mitad del siglo XIX contempló una serie de descubrimientos que sentarían las bases del desarrollo de instrumentos ópticos a lo largo del siglo XX, en el campo de los telescopios, la posibilidad de depositar una película de aluminio sobre una base de vidrio, decantó de forma ya definitiva la carrera entre los dos tipos de telescopios, decidiéndose a favor de los de espejos, que han seguido aumentando de tamaño sin cesar desde entonces. Así mismo, con los trabajos de Niépce se descubrió la base de la fotografía  que a su vez propiciaría la aparición del cine unas décadas después. Otro invento de finales del siglo xix, fue el tubo de rayos catódicos, permitiría desarrollar unos años después las pantallas de televisión. En este período también vio la luz otro tipo de instrumento científico, el interferómetro, que sirvió para dar un inesperado soporte a la teoría de la relatividad y que con el paso del tiempo ha pasado a formar parte de equipos de medición de altísima precisión. 
La aparente confirmación de la naturaleza ondulatoria de la luz debido a su carácter de radiación electromagnética, llevó a un callejón sin salida, generando un intenso debate a lo largo de medio siglo acerca de la existencia del éter, un medio hipotético que se consideraba imprescindible para posibilitar la propagación de las ondas de luz.

El siguiente desarrollo en la teoría óptica llegó en 1899, cuando Max Planck modeló correctamente la radiación del cuerpo negro, al asumir que el intercambio de energía entre la luz y la materia solo ocurría en cantidades discretas que denominó cuantos. 
En 1905 Albert Einstein publicó la teoría del efecto fotoeléctrico que estableció firmemente la cuantificación de la luz en sí misma y con su Teoría de la relatividad especial, estableció el papel clave de la velocidad de la luz como una de las constantes fundamentales de la naturaleza, resolviendo de una vez por todas la cuestión del éter, descartando definitivamente su existencia. 
El  físico danés Niels Bohr demostró en 1913 que los átomos solo podían emitir cantidades discretas de energía, lo que explica las líneas discretas observadas en los espectros de emisión y de absorción, también la comprensión de la interacción entre la luz y la materia que siguió a estos desarrollos no solo formó la base de la óptica cuántica, sino que también fue crucial para el desarrollo de la mecánica cuántica en su conjunto. 

La última culminación, la teoría electrodinámica cuántica, explica todos los procesos ópticos y electromagnéticos en general como resultado del intercambio de partículas reales y de fotones virtuales. 
La óptica cuántica adquirió importancia práctica con las invenciones del máser en 1953 y del láser en 1960 y siguiendo los trabajos de Paul Dirac en la teoría cuántica de campos, George Sudarshan, Roy Jay Glauber y Leonard Mandel aplicaron la teoría cuántica al campo electromagnético en los años 1950 y 1960 para obtener una comprensión más detallada de la fotodetección y del comportamiento estadístico de la luz. 
Otro hito importante en el campo de la aplicación práctica de dispositivos ópticos son los LED, cuyo principio de funcionamiento (la electroluminiscencia) fue descubierto en 1903. Se empezaron a producir industrialmente en la década de 1950, hasta hacerse omnipresentes en las pantallas de todo tipo de aparatos de consumo de masas, como teléfonos móviles o televisores.