La velocidad de la luz es una de las constantes de la Física Moderna y determina cómo se comportan las partículas ondulatorias en el universo.
La velocidad de la luz se caracteriza por ser una de las constantes más destacadas cuando se habla de Física Moderna . Esto se debe a que la descripción de la velocidad determina varias teorías y cálculos que ayudan a establecer partículas en el universo .
Vale la pena recordar que, al ser una constante, la velocidad de la luz depende del medio en el que se propaga. Esto significa que, dependiendo del medio óptico en el que se encuentre la luz , el valor de la velocidad puede variar.
La velocidad, en general, mide el espacio que tardan las ondas electromagnéticas en salir de un punto y llegar a otro.
El único valor fijo, el más rápido de todos, es la velocidad de la luz en el vacío, un espacio donde no existe la materia. Así, en el vacío, la velocidad de las ondas es de aproximadamente 299 792 458 metros por segundo .
Es decir, la luz no cambia el valor de la velocidad cuando se propaga en el vacío. La información es bastante valiosa en el mundo científico , ya que determina que la luz emitida por una fuente en movimiento se propaga en la misma proporción que la luz emitida por una fuente estática.
Cuando la luz se propaga en otros medios ópticos, además del vacío, los valores de velocidad cambian.
Historia de la Velocidad de la Luz
En resumen, la velocidad de la luz ya fue algo discutido por filósofos como Aristóteles y Héroe de Alejandría. Incluso en la antigüedad , los filósofos creían que la luz tenía un valor finito, a pesar de la alta velocidad a la que se propagaba.
Sin embargo, los estudios no fueron profundizados en ese momento, debido a la falta de dispositivos tecnológicos que permitieran la medición.
Ya en 1638, le tocó a Galileo Galilei probar, de diversas formas, cuál era el valor real de la velocidad de la luz. Sin embargo, el físico italiano no tuvo éxito en los experimentos.
Posteriormente, en 1676, el astrónomo danés Ole Romer llegó a la conclusión aproximada de cuál sería el valor real de la velocidad de la luz. Las observaciones se realizaron en base al eclipse de las Lunas de Júpiter.
Sin embargo, fue solo en 1849 que los cálculos sobre la velocidad se acercaron al valor que conocemos hoy. Es decir, los 299.792.458 metros por segundo, ya mencionados.
Los estudios fueron realizados por el francés Armand Hyppolyte Fizeau, a través de un experimento con espejos y una rueda dentada. Al final del experimento, el físico llegó al valor aproximado de la velocidad, divergiendo solo un 10% del valor actual.
Trabajo en progreso
Unos años más tarde, en 1868, los estudios sobre la velocidad de la luz fueron profundizados por el físico escocés James Clerk Maxwell. El físico se basó en los trabajos desarrollados por Ampère , Coulomb y Faraday. En resumen, llegó a la conclusión de que las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad cuando se propagan en el vacío.
En ese momento, el físico explicó que la velocidad era fija, si se comparaba con un objeto, como en el caso del éter. Sin embargo, Maxwell no identificó qué sería exactamente el éter.
Posteriormente, Albert Einstein resolvió el problema señalando que la velocidad de la luz no era una constante dependiente del observador. A partir de ahí, los descubrimientos sobre la velocidad de la luz se convirtieron en la base de los estudios de la Teoría de la Relatividad.
Velocidad de la luz en otros medios ópticos
En resumen, el valor de la velocidad de la luz en el vacío es de aproximadamente 299.792.458 metros por segundo. Este es el único valor que no cambia. Sin embargo, cuando la luz se propaga en otros medios ópticos , los valores varían.
Eso es porque la velocidad se ve afectada por el índice de refracción . Es decir, cuanto mayor sea el índice de refracción, menor será la velocidad de propagación de la luz.
Cuando hablamos de “medio”, nos referimos al lugar por donde se propaga la luz. De esta forma, puede ser la atmósfera (cuando los rayos del sol llegan a la Tierra ), el agua , el plástico, el vidrio, etc.
La única característica que une a los ejemplos citados es la transparencia, es decir, la luz solo puede propagarse en medios translúcidos o transparentes . En el caso de una puerta, por ejemplo, las ondas electromagnéticas no pueden atravesarla.
Por lo tanto, cuando la luz golpea un medio translúcido o transparente, la velocidad de la luz se reduce en una fracción. En física, la fracción se llama índice de refracción, determinado por el material donde se propaga la luz.
Además, el índice de refracción se representa con el símbolo “n”. Así, para calcular la velocidad de la luz en otros medios ópticos (además del vacío), se utiliza la siguiente fórmula:
v = c/n
Dónde:
v – representa la velocidad de las ondas electromagnéticas en el medio;
c – valor de la velocidad de la luz en el vacío;
n – es el índice de refracción.
Índice de refracción
Por lo general, los índices de refracción de los principales materiales son conocidos en el mundo científico. Sin embargo, si el valor no es evidente, el cálculo se basa en la relación entre los senos de los ángulos, llamada incidencia o refracción. Así, para cada medio óptico se utiliza un valor diferente.
En el caso del agua, por ejemplo, el índice de refracción es n = 1,3333. En el caso del aire, cuando está a temperatura ambiente, el índice es n = 1.0003. Sin embargo, el índice de refracción del aire no es un valor fijo , ya que puede variar dependiendo de la densidad del lugar.
Además, existen otros índices de refracción muy conocidos que no requieren cálculos para ser encontrados. Son ellos:
- Vidrio – n = 1.50
- Glicerina – n = 1,90
- Alcohol etílico – n = 1,36
- Diamante – n = 2,42
- Acrílico – n = 1.49
Velocidad de la luz en el aire y el agua
En resumen, gran parte de la luz que vemos en la vida cotidiana se propaga por el aire. Incluso la propagación de la luz en el aire es similar a lo que sucede cuando la luz está en el vacío.
Cuando se propaga en otros medios, como el aire mismo, la velocidad se interfiere debido al índice de refracción. Así, en el caso del aire, el índice viene dado por el valor n = 1,0003 .
Sin embargo, el índice de refracción de la velocidad propagada en el aire no es un valor fijo. Esto se debe a que la densidad del aire varía mucho según la situación. Así, en una hoguera, por ejemplo, es posible notar que hay diferentes temperaturas, siendo el centro el lugar más caliente.
Con eso, cuanto más lejos de la fogata, más frío se pone. Es decir, la densidad del aire varía y, en consecuencia, los índices de refracción también sufren variación.
Por otro lado, en el agua, el índice de refracción es más alto en comparación con el índice del aire. El agua tiene n = 1,3333 y el valor refleja cómo se propaga la velocidad de la luz. ¿Has notado que, cuando pones cualquier objeto en el agua y dejas parte de ese objeto, la parte que está sumergida se ve distorsionada o rota?
Es decir, esto ocurre por el índice de refracción, que cambia la dirección de la posición real con la posición de la imagen reflejada.
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