LA INTERFERENCIA DE LA LUZ
EXPERIMENTO DE YOUNG
Thomas Young (1773 - 1829)
Thomas Young nació en Milvertone, Inglaterra, en junio
de 1773; y vivió la revolución intelectual de fines del siglo. Young fue un joven
precoz, a los seis años aprendió latín; recibió atención privada en las escuelas.
A los dieciséis años hablaba latín, griego, y ocho lenguas más, clásicas y
modernas. A los dieciocho años era reconocido en Londres como un alumno excepcional.
En 1792, a los diecinueve años, Young decidió hacer
su carrera en medicina. Perteneció a la Royal Society en la cual presentó un trabajo
en el que atribuía la posición correcta del ojo a su estructura muscular. Completó
sus estudios médicos en Edimburgh y Götingen, regresó a Londres a practicar la
medicina, continuando su interés en el College Emmanuel en Cambridge. La herencia de
un tío le permitió dedicarse a lo que le interesaba. En 1798 realizó
investigaciones sobre la luz y sonido, lo cual le dio su punto de partida para su
teoría de interferencia presentada varios años después. Sus contribuciones a la
ciencia y a la literatura fueron muy numerosas.
En 1801 fue profesor de filosofía natural en la
Institución Real, en la que se dio la oportunidad de dar clases en audiencias
públicas.
En 1800 publicó Experimentos sobre luz y sonido y
presentó una consideración detallada de su teoría de interferencia en sus Clases
Backerianas, "Sobre la Teoría de la Luz y los Colores", y
otra en noviembre de 1803 intitulada "Experimentos y Cálculos Relacionados
con la Optica Física", Young hizo un sumario de sus observaciones sobre
interferencia y añadió varios fenómenos nuevos. La importancia de su trabajo no fue
considerada por sus contemporáneos, y el principio de la interferencia permaneció
más o menos oscuro durante catorce años, hasta que Fresnel lo redescubrió. Young
hizo otras contribuciones de importancia a la óptica física, particularmente en las
áreas de doble refracción y dispersión. Pero no sólo se dedicó a la óptica
física, pues fue el primero en asignarle a la energía el producto (mv2)
y establecer el trabajo desarrollado, defendiéndolo como el producto de la fuerza por
la distancia como proporcional a la energía. Introdujo los métodos absolutos para la
determinación de las propiedades elásticas de los materiales (módulo de Young) y
desarrolló teorías comprensibles sobre las mareas.
Sus contribuciones a la arqueología y a la filología
son igualmente impresionables, así como sus investigaciones en medicina. Se retiró
de la práctica activa en 1814 con el fin de desarrollar todo el tiempo su interés
científico, continuando el trabajo productivo hasta su muerte en 1829.
El siguiente extracto sobre la interferencia de la luz,
es tomado de sus clases Backerianas (Philosophical Transactions on the Royal
Society of London, vol. 94,1804), y de la lección 39 del curso de lecciones,
las que pueden encontrarse en The Wave Teory of Ligth, editada por H. Crew en
1900.
DEMOSTRACION EXPERIMENTAL DE LA LEY, EN GENERAL DE
LA INTERFERENCIA DE LA LUZ
Haciendo algunos experimentos sobre franjas de colores
acompañadas por sombras, he encontrado una prueba tan simple como demostrativa de la
interferencia de dos porciones de luz, la cual he intentado establecer, la cual pienso
exponer ante la Sociedad Real como una corta proposición ante los hechos que me
parecen definitivos. La proposición sobre la cual quiero insistir en el presente es
simplemente ésta, que las franjas de colores son simplemente producidas por la
interferencia de dos porciones de luz, pienso que no será contradicha por el mayor
detrimento, yo relataré que la proposición es por los experimentos que relataré,
los cuales pueden repetirse con gran facilidad, siempre que brille el sol y sin otro
aparato que la propia mano.
Experimento1. He hecho un pequeño
agujero en una ventana cerrada, y lo he cubierto con una pieza de papel delgado, el
cual perforé con una aguja fina. Por comodidad, coloqué un lente pequeño fuera de
la ventana cerrada, en tal posición que refleja la luz del sol en una dirección
aproximadamente horizontal, sobre la pared opuesta causando que el cono de divergencia
de la luz pase sobre una mesa, sobre la que hay varias tarjetas de papel. Yo induzco
el rayo de luz a pasar a través de la tarjeta. De 1/30 de pulgada de ancho, y observo
su sombra, ya sea sobre la pared o sobre las tarjetas colocándolas a diferentes
distancias. A los lados de las franjas de colores, sobre cada lado de la sombra, pero
dejando la parte central de la sombra siempre clara. Ahora estas franjas eran los
efectos unidos de las porciones de luz que pasan sobre cada lado de las tarjetas, y se
deflectan, o mejor, se difractan en las sombras. Para una pantalla pequeña, colocada
a unas cuantas pulgadas de la tarjeta, de modo que reciba la sombra de los extremos
sobre su margen, todas las franjas las cuales han sido observadas antes en la sombra
de la pared, desaparecen inmediatamente, aunque la luz deflectada sobre el otro lado
siga su curso y aunque ésta sufra una modificación en la proximidad de la tarjeta.
Cuando la pantalla interpuesta estaba más lejos de la estrecha tarjeta, fue necesario
sumergir más profundamente en la sombra para desaparecer las líneas paralelas; por
aquí, la luz difractada del extremo del objeto ha penetrado más en la sombra. No fue
por falta de intensidad de luz que una de las dos porciones fuera incapaz de producir
solamente franjas; por lo que cuando ambas estaban interrumpidas, las líneas
aparecían siempre que la intensidad era reducida de un décimo a un veinteavo.
Experimento 2. Las crestas de las franjas
descritas por el ingenio y la exactitud de Grimaldi (físico matemático), 1
quien produjo una variación elegante del experimento anterior, y un ejemplo
interesante e un cálculo referente a él. Cuando la sombra se forma por un objeto que
tiene terminaciones regulares, junto a las franjas generalmente exteriores, existen
dos o tres alteraciones de colores, empezando por la línea que bisecta el ángulo,
dispuesta en cada lado, en curvas, las cuales convergen juntas a la línea bisectada y
la cual converge en algún lado hacia ella, de modo que ellas llegan más lejos del
punto angular. Estas franjas son
1
Se refiere al
efecto que produce la luz al difractarse por la esquina de un objeto.
también el efecto unido de la luz que es directamente
deflectada hacia la sombra, de cada una de las líneas exteriores del objeto. Si una
pantalla es colocada a pocas pulgadas del objeto, sólo se percibe uno de los lados de
la sombra, desapareciendo toda la franja. Si de lo contrario, el punto rectangular de
la pantalla está opuesto al punto de la sombra, sólo se recibe el ángulo de la
sombra en este extremo y las franjas permanecen imperturbables.
De los anteriores experimentos, Young midió, haciendo
variar la abertura, la distancia de las líneas de interferencia, y además, mediante
este experimento muestra que la luz se comporta como si fuera una onda.
Del libro: Great Experiments in Phisics
(Editado por Morris H. Shamos); traducido por M. Cristina Piña de Noyola; y revisado
por M. en C. Arturo Noyola Isgleas.