La naturaleza de la luz

James C. Maxwell fotografíado de joven, imagen de autoría anónima

James Clerk Maxwell (1831 – 1879)

En 1873 ocurre un acontecimiento importante para la historia de los modelos de la luz: James Clerk Maxwell publica en su "Tretease on electricity and magnetism" una formulación matemática de las leyes de la electrostática, electrodinámica e inducción magnética.

Maxwell se basa en los descubrimientos anteriores sobre los campos magnéticos. De acuerdo con Michael Faraday (1791-1867), los imanes crean a su alrededor campos magnéticos muy fáciles de ver si se emplean para ello otros imanes o limaduras de hierro.

Campos eléctrico y magnético

Como todo el mundo sabe, los imanes interaccionan entre sí aunque no estén en contacto, lo que puede comprobarse sin más que utilizar una brújula.

De la misma forma las cargas eléctricas crean campos eléctricos que también se propagan por el espacio y producen interacciones entre las cargas.

Maxwell combinó los efectos entre campos eléctricos y magnéticos y las interacciones que ocurren entre ellos.

Figura 3: 1) Corriente de desplazamiento 2) Ecuación de ondas 3) Velocidad de propagación de la onda en relación al medio donde se propaga

Para conseguir el "ajuste" de estos tipos de fenómenos inventó un tipo de corriente que llamó "de desplazamiento", necesaria para que se conserve carga a lo largo de un circuito en el que se encuentren condensadores (véase el recuadro 1 de la Figura 3).

Maxwell manipuló las fórmulas y el resultado que obtuvo al sustituir las variables de unas en otras fue una ecuación conocida en física como ecuación de ondas: Donde E es el campo eléctrico y c es la velocidad de propagación de la onda y está relacionada con los valores de constantes características del medio por el que se propaga la onda.

De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, cuando oscila una carga de manera periódica, el campo eléctrico de su entorno varía. Como, además, se propaga por el espacio, se generan ondas de la forma que indica la animación que vemos a continuación:

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Modelo de onda electromagnética

La variación del campo eléctrico produce un campo magnético también variable, lo que da lugar a una onda electromagnética que se propaga por el éter de manera que oscilan el campo eléctrico por un lado y el campo magnético por otro, aunque ambos campos guardan una relación entre ellos (Figura 4). Además, la velocidad de propagación deducida de las magnitudes del medio de propagación, coincide con la velocidad de la luz (unos 300.000 kilómetros por segundo). Por ello Maxwell lleva a cabo su famosa propuesta:

"...por lo que tenemos poderosas razones para asegurar que la luz es una perturbación electromagnética"



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La naturaleza de la luz. (2005). Sala de Óptica. Museo Virtual de la Ciencia del CSIC.
Autores: José María López Sancho / Esteban Moreno Gómez / María José Gómez Díaz
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