Teoría Corpuscular de Newton

Newton afirmó que la luz tiene una **naturaleza corpuscular**: los focos luminosos emiten minúsculas **partículas** que se propagan en línea recta en todas las direcciones y, al chocar con nuestros ojos, producen la **sensación luminosa**. Los corpúsculos, distintos para cada color, son capaces de atravesar los medios transparentes y son reflejados por los cuerpos opacos.

Esta hipótesis justificaba fenómenos como la **propagación rectilínea** de la luz y la **reflexión**, pero no aclaraba otros como la refracción.

Teoría Ondulatoria de Huygens

Huygens propuso que la luz consiste en la propagación de una **perturbación ondulatoria** del medio. Huygens creía que se trataba de **ondas longitudinales** similares a las ondas sonoras.

Esta hipótesis explicaba determinados fenómenos como la **reflexión**, la **refracción de la luz** y la **doble refracción**, descubierta por entonces.

Teoría Electromagnética de Maxwell

Maxwell estableció la **teoría electromagnética de la luz** y propuso que la luz no es una onda mecánica, sino una forma de **onda electromagnética** de alta frecuencia. Las ondas luminosas consisten en la propagación, sin necesidad de soporte material alguno, de un **campo eléctrico** y un **campo magnético** perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación.

Estos dos campos son funciones periódicas tanto de la coordenada en la dirección de propagación como del tiempo.

Naturaleza Corpuscular de la Luz según Einstein

El **efecto fotoeléctrico** consiste en la emisión de electrones de una cierta energía al incidir la luz de una determinada frecuencia sobre una superficie metálica. Este efecto no podía ser explicado mediante la teoría ondulatoria.

A partir de la **hipótesis cuántica de Planck**, A. **Einstein** propuso que la luz está formada por un haz de pequeños **corpúsculos o cuantos de energía**, también llamados **fotones**.

Naturaleza Dual de la Luz

A partir de la **teoría cuántica de Einstein**, se acepta que la luz tiene una **doble naturaleza**: **corpuscular y ondulatoria**.

La luz se propaga mediante **ondas electromagnéticas** y presenta los fenómenos típicamente ondulatorios, pero en su **interacción con la materia**, en ciertos fenómenos de intercambio de energía, manifiesta un **carácter corpuscular**. Sin embargo, la luz no manifiesta simultáneamente ambas características, puesto que en un fenómeno concreto se comporta como onda o bien como partícula.

Principio de Indeterminación de Heisenberg

Un aparato clásico ideal podría determinar exactamente, por ejemplo, la posición y la velocidad del electrón en el experimento de la doble rendija. Heisenberg y Bohr pusieron en duda esta suposición.

En 1927, Heisenberg dio la respuesta enunciando su **principio de indeterminación** o **principio de incertidumbre**, el cual nos proporciona unos **límites para la información** que podemos conocer de un objeto cuántico. Este principio tiene dos partes:

• No es posible determinar simultáneamente el valor exacto de la **posición x** y del **momento lineal p** de un objeto cuántico. Los **valores** de las indeterminaciones correspondientes cumplen:.
• No es posible determinar simultáneamente el valor medido de la **energía E** de un objeto cuántico y el **intervalo de tiempo** necesario para efectuar la medida. Esto exige que se cumpla:

Este principio hace evidente la necesidad de que los **sistemas cuánticos** se expresen en términos de **probabilidad**.

Teoría Cuántica de Einstein

Einstein puso en duda la teoría clásica de la luz. Propuso una nueva teoría y utilizó el **efecto fotoeléctrico** para probar cuál de las dos teorías era la correcta.

Según la **hipótesis de Planck**, únicamente está cuantizada la energía al ser emitida o absorbida por los osciladores. En cambio, según **Einstein**, toda la energía emitida por una fuente radiante está cuantizada en paquetes que se denominan **fotones**.

Einstein supuso que:

• La cantidad de energía de cada **fotón** se relaciona con su **frecuencia f** mediante la expresión:
• Un **fotón** es absorbido completamente por un **fotoelectrón**. La **energía cinética** del fotoelectrón es: Ec = hf - W
• El electrón que está más débilmente enlazado escapará con **energía cinética máxima**, que viene determinada por la expresión de la **ecuación fotoeléctrica**: Ecmáx = hf – W0 (**función de trabajo**)

Así, la **teoría cuántica de Einstein** da respuesta a los aspectos del **efecto fotoeléctrico** que no tienen explicación bajo el punto de vista clásico:

• Como la mínima energía necesaria para arrancar un electrón es W0, cuando Ecmáx = 0, el fotón deberá aportar como mínimo una energía hf = W0 (donde f = fu). Si la frecuencia de la radiación es inferior a fu, ningún **fotoelectrón** podrá ser extraído.
• Al duplicar la intensidad de la luz, se duplica el número de **fotones** y, por tanto, la **intensidad de corriente**. Esto no varía la energía hf de los fotones individuales y, en consecuencia, tampoco la **energía cinética** de cada fotoelectrón.
• Debido a que la energía necesaria para extraer un electrón se suministra en **paquetes concentrados (fotones)**, no tiene sentido la existencia de un **tiempo de retraso**.