Presentacón PPT, con animaciones.

1. Naturaleza de la luz ¿Qué es la Luz?, 11-09-08 Origen de la luz ¿De donde proviene? Y MÉTODO CIENTÍFICO

2. OBJETIVOS: Al estudiar esta presentación se espera que hayas aprendido a: 2) Reconocer que el conocimiento científico se ha logrado paso a paso a lo largo de la historia a veces luego de dilatadas controversias . 4) Relacionar fenómenos muy diversos como el sonido y la luz a través de conceptos unificadores como el de onda 3) Identificar las ideas básicas de diversas teorías respecto al origen y naturaleza de la luz 1) Identificar las etapas del método científico y aplicarle para dar explicación a fenómenos sencillos.

3. Naturaleza de la luz ¿Qué es la luz? ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO

4. A principios del siglo XVIII (1700) 2 científicos, cada uno por separado, OBSERVABAN la naturaleza o leían en un libros y frente a cada observación o a cada lectura un océano de PREGUNTAS inundaba su curiosidad. Una buena mañana en que el sol entró en sus habitaciones, escurriéndose por una rendija -uno en París, el otro en Londres- vieron ese rayo de luz y ya no pudieron sacárselo de la cabeza; fue así que cada uno se preguntó: 0 200 100 300 600 400 700 500 1700 1000 900 800 1200 1500 2000 1100 1300 1400 1800 1600 1900 Línea de tiempo (años)

5. ¿De que estará hecha la luz? Isaac Newton: Científico inglés. Vivió desde: 1643 a 1747

6. Christiaan Huygens: Científico Holandés. Vivió desde: 1629 a 1695 ¿ DE QUE, LA LUZ, ESTARÁ HECHA ?

7. TODO CONOCIMIENTO CIENTÍFICO TIENE COMO PUNTO DE PARTIDA UNA OBSERVACIÓN . ESTA PUEDE APRECER DE LA CONTEMPLACIÓN MISMA DE LA NATURALEZA O BIEN DE ESCUDRIÑAR EN CUALQUIERA DE LOS MEDIOS, QUE TÚ YA CONOCES Y EN DONDE SE PLASMA EL CONOCIMIENTO (LIBROS O INTERNET, POR EJEMPLO). SE DICE QUE ESTA ES LA PRIMERA ETAPA DEL MÉTODO CIENTÍFICO, ES DECIR: HACER UNA OBSERVACIÓN (o quizá sea mejor decir: hacer conciente una observación). “ ¿De qué esta hecha la luz? ” SE DICE QUE, EL PLANTEAMIENTO DE UNA PREGUNTA O PROBLEMA ES LA SEGUNDA ETAPA DEL MÉTODO CIENTÍFICO, EN ESTE CASO, POR EJEMPLO, EL PROBLEMA PLANTEADO FUE: DE LA OBSERVACIÓN SURGE, NATURALMENTE, LA CURIOSIDAD Y DE ESTA LA FORMULACIÓN DE UNA PREGUNTA (O PROBLEMA) EN EL CASO ANTERIOR, POR EJEMPLO, LA OBSERVACIÓN RECAYÓ EN LA NATURALEZA, YA QUE EL OBJETO OBSERVADO ERA LA LUZ SOLAR.

8. Después de mucho pensar, Newton y Huygens, también por separado, llegaron a plantear su propia EXPLICACIÓN respecto a lo de que la luz estaba hecha. Yo también he reflexionado mucho y no estoy de acuerdo con la explicación de Isaac. Mi explicación es que la luz no es materia que se transporta, sino más bien un fenómeno de onda, así como lo es el sonido, es decir la luz es una deformación que viaja en un medio . Huygens En Inglaterra también Bueno, he reflexionado muchísimo y basándome en mis conocimientos y observaciones, mi respuesta a la pregunta es la siguiente: La luz es un chorro de pequeñísimos cuerpos , que viajan en conjunto, en línea recta y a gran velocidad, es decir, la luz es materia que se transporta. Newton En Inglaterra

9. Luego de surgida una pregunta que no tiene aún una respuesta concluyente, vendrá el reto de contestarle , es el momento en que un científico hecha mano de todos sus recursos intelectuales, incluso a veces la fantasía. LA RESPUESTA PROBABLE A UN PROBLEMA ES LA TERCERA ETAPA DEL MÉTODO CIENTÍFICO, RESPUESTA A LA QUE DENOMINAMOS HIPÓTESIS . La verdad es que en el mundo científico mucho de esto ha ocurrido, Newton y Huygens, son sólo un ejemplo de algo que siempre ha estado presente. ESTA PROBABLE RESPUESTA DEPENDE SÓLO DE LA PERSONA QUE LA FORMULA Y CLARO, CADA PERSONA TENDRÁ EL DERECHO DE CONTESTAR LO QUE SE LE OCURRA, POR DECIR UN CASO EXTREMO, PERO TAMBIÉN ES VERDAD QUE TODAS LAS OTRAS PERSONAS QUE QUEDAMOS, TENDREMOS EL DERECHO DE ACEPTAR O NO ESA EXPLICACIÓN DADA. ENTONCES, ¿CÓMO ES QUE NO SE HA CAÍDO EN UNA CIENCIA PERSONAL, DONDE CADA CUÁL SE EXPLIQUE LAS COSAS A SU MANERA?

10. Bueno y entonces ¿ Hay una mejor respuesta ?. ¿Hay alguna característica que haga de una hipótesis una respuesta convincente para muchos? Sí, la hay, esta característica es SU PODER O VALOR PREDICTIVO , es decir una hipótesis será más respetada hasta el punto de convertirse en ley, mientras más nos permita PREDECIR (“adivinar con la razón”) lo que sucederá con relación al fenómeno que pretende explicar. Ejemplo: Newton en esa misma época hablaba de su conocida ley de gravitación universal. En ese entonces grandes científicos de la época no valoraban este principio, pues no podían aceptar (creer) que entre los cuerpos (como tú , como yo, como el sol, etc.) hubiese permanentemente una fuerza de atracción a distancia (así como un par de imanes) Esta ley dice que tal fuerza depende de la cantidad de materia que los cuerpos tengan y también de la distancia que separa a esos cuerpos. Mientras más materia tiene un cuerpo atraerá más fuertemente a otro (como un imán más potente). Según esto se podría predecir (adivinar) que un hombre estará más fuertemente sujeto a la Tierra que a la luna, pues la tierra tiene mucho más materia que la luna y ya ves que 2 siglos más tarde cuando el HOMBRE pisó la luna esto resultó ser cierto. O sea que por lo menos para ese fenómeno la hipótesis de Newton resultó tener gran valor predictivo. Así mientras más fenómenos pueda explicar antes de que ocurran, una hipótesis se fortalecerá más y más. La mejor respuesta será aquella que convenza a más personas, por eso es que decimos que las verdades científicas son relativas y están expuestas a ser desechadas.

11. UN EXPERIMENTO , entonces, es cualquier acción concreta que nos entregue resultados en donde podamos ver si lo predicho por una hipótesis se cumple o no. Nota: La palabra contrastación, viene de contraste, que significa distinguir claramente entre dos condiciones, entonces contrastar una hipótesis vendría a significar: Distinguir claramente si la hipótesis propuesta se cumple o no en la experimentación, o sea en la realidad. Esto nos lleva a la siguiente etapa que es LA CONTRASTACIÓN DE LA HIPÓTESIS , esto significa ponerle a prueba con la realidad, mediante un experimento. Por ejemplo podríamos decir que el caminar del Hombre en la luna fue una instancia de contrastación para la hipótesis de Newton, es decir un experimento que la puso a prueba y donde resultó que lo predicho se cumplió.

12. CONTRASTANDO LA HIPÓTESIS DE NEWTON: CONTRASTACIONES POSITIVAS (que apoyan la hipótesis de Newton)

13. Se que los cuerpos de pequeña masa, que viajan a gran velocidad, presentan trayectorias casi constantes (rectilíneas), Si la luz fuese un pequeñísimo corpúsculo, esperaría que se propagara en línea recta, así como la bala de una escopeta. CONTRASTANDO LA HIPÓTAESIS DE NEWTON: La hipótesis de Newton tenía razón en esto, basta realizar un experimento muy sencillo, prender un artefacto luminoso, para darse cuenta que el rayo de luz no se curva. 1) 2)

14. Se que si una bola choca con la banda de una mesa en un ángulo respecto a la línea del medio (línea normal), entonces esta rebota formando el mismo ángulo. Si la luz está formada por partículas, como dice mi HIPÓTESIS, entonces predigo que deberá reflejarse, también del mismo modo. CONTRASTANDO LA HIPÓTAESIS DE NEWTON: La hipótesis de Newton tenía razón en esto, es decir al hacer el experimento con la luz, esta se reflejaba siguiendo la ley del rebote de la bola. 1) 2) 3)

15. CONTRASTANDO LA HIPÓTESIS DE HUYGENS: CONTRASTACIONES POSITIVAS (que apoyan la hipótesis de Huygens)

16. Se que si los cuerpos emiten materia, entonces estos cuerpos la deben perder, si la luz no es materia (mi hipótesis), predigo que los cuerpos que la producen quedarán iguales desde el punto de vista de la materia que los forma, es decir su masa será la misma antes y después de emitir luz. Contrastando la HIPÓTESIS de Huygens. Entonces al hacer un experimento, en donde se mide la masa de la fuente de luz, antes y después de que esta se mantuvo encendida, nos da como resultado lo predicho por la hipótesis de Huygens. 1) 2)

17. Fíjate que el experimento anterior, invalida la predicción de la hipótesis corpuscular de de Newton. Ambas hipótesis NO predicen lo mismo, porque se basan en cosas distintas: Newton en corpúsculos y Huygens en ondas. Es decir sólo la de Huygens es capaz de explicar el que la luz al ser emitida no implique una pérdida de masa, por parte del emisor.

18. Se que las ondas viajan siguiendo una trayectoria rectilínea, si la luz es una onda, como en mi hipótesis, esta también debería viajar en línea recta. Contrastando la HIPÓTESIS de Huygens. Te voy a explicar a lo que me refiero …….. Esta es la representación del movimiento de una onda cualquiera. Has un clic y fíjate en el sentido de avance de las flechita azul. Viaja en línea recta ¿verdad ?. Si eres cuidadoso (a) en observar verás que algo de la onda viaja junto con esta flecha en su misma dirección, que como ya dijimos es rectilínea. A eso nos referimos cuando hablamos de que una deformación ondulatoria viaja de manera rectilínea. Es decir, una onda viaja en muchas direcciones a la vez, como lo indican las flechas segmentadas de color azul , que sólo muestran algunas de estas direcciones, como un ejemplo. Y ya ves que cada una de estas direcciones es una LINEA RECTA. Por lo tanto una onda viaja en línea recta Entonces, lo que mi HIPÓTESIS dice es que la luz es una onda, por lo que se puede predecir que también viajará en línea recta. Hagamos, ahora un experimento para contrastar mi hipótesis.

20. Fíjate que el experimento anterior no invalida la predicción de la hipótesis corpuscular de de Newton. Ambas hipótesis predicen lo mismo, pero se basan en cosas distintas: Newton en corpúsculos y Huygens en ondas. Es decir las dos son capaces de explicar el que la luz viaje en línea recta, que es lo que se ve experimentalmente.

21. Se que si las ondas chocan en un ángulo respecto a la normal, se reflejan en el mismo ángulo. Si la luz es una onda, como dice mi hipótesis, predigo que la luz también se refleja formando el mismo ángulo. 1) 2) 3) Este experimento da el resultado que predice la hipótesis de Huygens.

22. Fíjate que el experimento anterior no invalida la predicción de la hipótesis corpuscular de de Newton. Ambas hipótesis predicen lo mismo, pero se basan en cosas distintas: Newton en corpúsculos y Huygens en ondas. Es decir las dos son capaces de explicar el que la luz se refleja, en un ángulo igual al de incidencia, que es lo que se ve experimentalmente.

23. Se que si las ondas se refractan acercándose a la normal, cuando pasan desde un medio de baja densidad a otro de alta densidad, donde el Ángulo de incidencia es mayor al de refracción . Si la luz, como dice mi hipótesis es una onda, entonces predigo que esta se refractará igual que una onda. 1) 2) 3) Este experimento da el resultado que predice la hipótesis de Huygens.

24. Fíjate que el experimento anterior SI invalida la predicción de la hipótesis corpuscular de de Newton. Ambas hipótesis NO predicen lo mismo, porque se basan en cosas distintas: Newton en corpúsculos y Huygens en ondas. Es decir sólo la de Huygens es capaz de explicar el que la luz se refracte, en un ángulo diferente al de incidencia, que es lo que se ve experimentalmente. A decir verdad Newton, sí pudo explicar la refracción a partir de la Hipótesis corpuscular, pero esta explicación se basaba en el hecho incorrecto de que la luz era más rápida en medios de más alta densidad, como el vidrio, cuando en realidad no es así.

25. CONTRASTANDO LA HIPÓTESIS DE NEWTON: CONTRASTACIONES NEGATIVAS (que la hipótesis de Newton no es capaz de explicar.) Ya fue dicho, la hipótesis de Newton no puede explicar la refracción, ni la pérdida de masa.

26. CONTRASTANDO LA HIPÓTESIS DE HUYGENS: CONTRASTACIONES NEGATIVAS (que la hipótesis de Newton no es capaz de explicar.)

27. Las hipótesis de Huygens no pueden explicar el cómo es que las ondas luminosas se pueden propagar en el vacío, Pero en esta época muchos científicos pensaban que existía una especie de sustancia que llenaba todos los vacíos del universo, (no se aceptaba la existencia del vacío). Así que a Huygens no le fue difícil ser aceptado por la gran parte de la comunidad científica de su época al exponer que el medio necesario para que la luz se propagara como onda era este éter. Hoy sabemos que el éter no existe, por lo que no se podría explicar la propagación de la luz como onda en el vacío.

28. Para Newton en cambio la tarea fue más difícil ya que su teoría fallaba en explicar la refracción y la pérdida de masa. Bueno, respecto al método científico las anteriores son las etapas, más importantes, falta sólo mencionar las dos ultimas etapas finales, Esto es -Interpretación e inferencia de datos (Discusión) -Conclusión. Que se explicarán más adelante.

29. Luego de Newton y Huygens muchos fueron los investigadores dedicados al problema. Thomas Young, por ejemplo logra difractar la luz, provocando fenómenos de interferencia constructiva y destructiva, y esto sí que es exclusivo de las ondas. Pero también se encontró, en épocas más recientes, evidencia que favorece las hipótesis corpusculares. Efecto foto eléctrico. Pero esto será tema de otro momento.

30. Origen de la luz ¿De donde proviene?