Hay múltiples razones que hacen importante comprender la naturaleza y el comportamiento de la luz, entre algunas podemos citar:
- Las variadas maneras en que la luz interacciona con la materia permiten explicar el funcionamiento de nuestro sistema de percepción visual.
- Diversos instrumentos nos permiten observar objetos y fenómenos que no se encuentran dentro de los límites de visualización humanos.
- Múltiples formas de interacción entre objetos materiales involucran la participación de la luz; en particular, las diferentes manifestaciones de la vida en nuestro planeta dependen de la energía luminosa que proviene del sol.
Desde las primeras hipótesis planteadas sobre la naturaleza de la luz, se propuso que esta consiste en partículas que son emitidas por los cuerpos cuando son excitados de ciertas maneras. También se sugirió que la luz consiste en ondas que se propagan en un medio invisible que permea los medios transparentes y que son absorbidas por los opacos.
Ambas hipótesis son consistentes con lo que se puede observar; la luz se refleja especularmente en superficies lisas, se desvía al pasar de un medio transparente a otro y se puede absorber; se puede separar en diversos colores y volverse a combinar para producir haces con características particulares; es capaz de transportar energía de un cuerpo que emite luz a otro que la absorbe (Fig. 1).
Aunque la formulación de las teorías que describen el comportamiento del campo electromagnético, realizada a fines del siglo XIX, sustentó el modelo de onda electromagnética de la luz, el desarrollo de la mecánica cuántica volvió a rescatar la idea de que la luz presenta características corpusculares. Actualmente se considera, dentro del ámbito de la teoría cuántica de la luz, que esta es una manifestación cuantizada del campo electromagnético. De acuerdo con esta concepción, la luz está constituida por ondas de campos eléctricos y magnéticos que se propagan de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, que se pueden conformar de manera localizada para asignarles energía, posición y movimiento, es decir, con características corpusculares, definiendo lo que se conoce como fotón, o como ondas simples, lo que permite que su interacción con la materia se realice de manera extendida, aunque el intercambio de energía se realice siempre de forma cuantizada.
La mayor parte de las explicaciones sobre el comportamiento de la luz se puede realizar con base en los modelos más simples sobre su naturaleza. Con base en la respuesta de los materiales a los campos electromagnéticos es posible dar cuenta de sus propiedades de reflexión, refracción y absorción. Podemos, de esta manera, explicar el funcionamiento de sistemas ópticos para la observación, la manera en que vemos o lo hacen otros seres vivos, comprender la apariencia de formas y brillos que tienen los objetos, y construir sistemas sofisticados para enviar señales, construir sensores ópticos de múltiples tipos y caracterizar o identificar sustancias (Fig. 2).
En la actualidad, el comportamiento de la luz constituye la base de múltiples sistemas que aumentan nuestras capacidades para observar, analizar y comprender nuestro entorno, ello ha dado lugar al desarrollo de lo que se llama fotónica, tecnología que hace uso de las propiedades de la luz para construir dispositivos y sistemas con capacidades cada vez más diversas y sofisticadas.
El doctor Miguel Ángel Ocampo Mortera trabaja en el laboratorio de óptica y fotónica del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (Cfata), de la Universidad Nacional Autónoma de México, Campus Juriquilla.
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