Institución: Departamento Universidad Católica de Chile de Física, Facultad de Física, Pontificia Título: La naturaleza de la luz y el Movimiento Browniano Sabemos que la luz es una Onda. ¿Cómo sabemos esto? La luz exhibe el fenómeno de interferencia. La interferencia es un fenómeno único en ondas. Interferencia La suma de dos ondas puede dar un resultado distinto, dependiendo de la fase de los dos ondas. (Dos ondas están en fase si las crestas y valles de las ondas están en la misma posición al mismo tiempo). Interferencia Constructiva Ondas en fase producen una onda dos veces más grande. Interferencia Destructiva Ondas completamente fuera de fase se anulan y la suma es cero. En un aparato llamado el interferómetro de Michelson, podemos ver este efecto. Se divide un haz de luz en dos partes que recorren distancias distintas antes de ser recombinadas. Moviendo uno de los espejos, se cambia el largo del recorrido de uno de los haces y cambia la diferencia de fase de las dos ondas. Albert Michelson y Albert Einstein Se midió la velocidad del la luz, c=300 000 km/s En un experimento con su interferómetro, Albert Michelson y su compañero, Edward Morley querían detectar un cambio en la velocidad de la luz debido al movimiento de la Tierra a través del “éter”. En esos tiempos se pensaba que la luz necesitaba un medio para viajar y que este medio, el “éter”, llenaba todo el universo. Entonces, la medición de la velocidad de la luz dependería de la velocidad de la Tierra relativa al éter (De una manera análoga, la velocidad de un niño corriendo dentro de un tren depende de si la persona que mide la velocidad está dentro o fuera del tren). Pero no se encontró ningún cambio en la velocidad de la luz… La teoría de la Relatividad Especial de Einstein explicó el resultado de Michelson y Morley: Einstein dijo que la velocidad de la luz es una constante universal que no depende de la velocidad de la persona que la mide. Más información sobre el experimento de Michelson y Morley: http://www.aip.org/history/gap/Michelson/Michelson.html Sobre la física de Newton y Einstein: http://galileoandeinstein.physics.virginia.edu/lectures/lecturelist.html Movimiento Browniano Robert Brown En el año 1827 el Botánico Escocés, Robert Brown observó movimiento aleatorio de granos de polen suspendidos en agua. Inicialmente pensaba que se debía al hecho que los granos tenían vida, pero después observaba el mismo efecto con humo. Este movimiento se llama Movimiento Browniano. Anteriormente, en el año 1785 había observado este movimiento el científico Holandés Jan Ingenhousz. No se sabía la naturaleza de este movimiento. ¿Se debería a fuerzas eléctricas?, o ¿Se debería al calentamiento no uniforme por luz?, o ¿Se debería a diferencias de presión? Después del trabajo de varios científicos se encontró que el movimiento dependía de la temperatura, del tamaño de la partícula y de la viscosidad del líquido, pero no de la luz ni la electricidad. En el año 1877 el científico francés Delsaux sugeriría que el movimiento se debía el bombardeo de las partículas por pequeñas moléculas del líquido. En esta época no había conocimiento seguro de la estructura del átomo. En el año 1905, una de las tres publicaciones de Einstein tenía el título “Sobre el movimiento de partículas pequeñas suspendidas en líquidos estacionarios requerido por la teoría cinética del calor.” En este artículo propuso una prueba de su teoría. El dijo que si unas partículas pequeñas se suspenden en un líquido, las partículas se moverán en una forma errática y aleatoria. Ahora sabemos que el movimiento Browniano se debe al choque de la partícula mas grande (por ejemplo el grano de polen en el experimento original de Brown) por los átomos y moléculas del gas o líquido en que esta se encuentra. La teoría de Einstein era tan impresionante porque fue capaz de calcular algunas consecuencias del movimiento browniano, como por ejemplo el desplazamiento promedio de la partícula grande como función del tiempo (varía como la raíz del tiempo). Otros científicos que trabajaron en Movimiento Browniano: Marian Smoluchowski (1872-1917) Louis Bachelier (1870-1946) Paul Langevin (1872 – 1946) Theodor Svedberg (1884-1971) Prueba de la Existencia del Atomo En 1908 Jean Baptiste Perrin verificó con mediciones experimentales por un microscopio, la teoría de Einstein sobre el Movimiento Browniano. Además de sus observaciones estimó en una manera experimental, por la primera vez, el tamaño del átomo y la cantidad de átomos en un volumen. El escribió un libro, llamado “Átomos”. Su trabajo está reconocido cómo uno de los mas importantes en establecer la existencia del átomo. En el año 1926 Perrin recibió el premio Nobel.