Toda mi vida me han dicho que la luz es una onda o una partícula. Cuando viaja por el espacio, es una onda. Cuando choca con una pared, o con una tira química fotosensible o algo similar, es una partícula.
Sin embargo, al repasar todos los ejemplos que he visto, sólo recuerdo casos en los que observamos la luz como una partícula. ¿Existen, de hecho, formas de medirla como una onda?
Cuando viaja por el espacio, es una onda. Cuando choca con una pared, o con una tira química fotosensible o algo similar, es una partícula.
No, esto está mal. No es a veces una partícula y a veces una onda. Es siempre una partícula y siempre una onda. Aquí es un ejemplo de un experimento cuyos resultados no pueden ser explicados por un modelo de ondas puro o un modelo de partículas puro.
¿Existen, de hecho, formas de medirla como una onda?
El evidencia clásica es la existencia de la difracción.
El experimento clásico para demostrarlo es el experimento de la doble rendija . Toma un material opaco y corta en él dos pequeñas hendiduras. Ilumina estas rendijas con una luz coherente, como la de un láser. En el lado de las rendijas opuesto a la fuente de luz, coloca un detector de luz.
En primer lugar, observará difracción y las interferencias:
Esto demuestra que la luz se comporta como una onda. No se comporta como las balas: si disparáramos balas a estas rendijas no observaríamos ni difracción ni interferencia.
Podrás notar que en realidad sólo necesitamos una rendija para demostrar que la luz es una onda: seguiremos viendo la difracción, que es suficiente para demostrar la ondulación. Sin embargo, la doble rendija también nos permite demostrar que la luz es cuantificado que es lo que significa la parte "partícula" de la dualidad. Es decir, la luz viene en paquetes discretos que no pueden dividirse.
¿Cómo lo sabemos? Bueno, si tomamos este mismo aparato, pero hacemos que el láser sea muy tenue (pasando a través de materiales absorbentes, tal vez), y si tenemos un detector de luz muy sensible, empezamos a ver manchas discretas, como en (a):
Podemos hacer que el láser sea tan tenue que sólo un fotón golpee el detector por minuto. Ahora bien, esto es lo interesante: si dejamos este experimento en marcha durante mucho tiempo, finalmente el patrón registrado por los fotones individuales se asemeja al patrón de interferencia de la onda anterior. ¡Esto, a pesar de que los fotones están viajando desde el láser, hasta el detector de uno en uno!
Así pues: la luz es una partícula (en el sentido de que está cuantizada), y una onda (en el sentido de que puede interferir). Siempre ambas cosas: nunca sólo una.
_Imágenes del artículo de Wikipedia: experimento de la doble rendija_
Escucha del Feynman:
Quiero subrayar que la luz viene en esta forma: partículas. Es muy importante saber que la luz se comporta como partículas, sobre todo para los que habéis ido a la escuela, donde probablemente os han dicho algo sobre que la luz se comporta como ondas. Yo os digo que se comporta como hace partículas similares a las del comportamiento.
Se podría decir que es sólo el fotomultiplicador el que detecta la luz como partículas, pero no, todos los instrumentos que se han diseñado para ser lo suficientemente sensibles como para detectar la luz débil siempre han acabado descubriendo lo mismo: la luz está hecha de partículas.
Por supuesto, la difracción y la interferencia se explican por la naturaleza ondulatoria de la luz. Pero no hay forma (instrumento) de medirla (detectarla) como una onda.
Créditos: QED-La extraña teoría de la luz y la materia.
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