En 1672 Isaac Newton publicó un documento científico describiendo el fenómeno de la dispersión cromática, cuando la luz pasa a través de un prisma. Menciona que la luz estaba formada por corpúsculos de diferentes tamaños y velocidades que viajan de manera rectilínea.
Figura 1. Al hacer incidir luz blanca en un prisma, ésta se separa en diferentes longitudes de onda que la componen por lo que se produce el fenómeno de la dispersión. Fuente: https://bit.ly/2Y4bVns
Figura 2. Newton y su tratado de óptica. Fuente: https://archive.org/details/Optics_285
Para Newtón la luz está formada por pequeñas partículas (corpúsculos) que viajan en línea recta, a velocidad ilimitada. Por lo que a esta teoría también se lo conoce como teoría corpuscular.
En 1670 Erasmus Bartholinus descubrió el fenómeno de la doble refracción de la calcita. La teoría rectilínea de Newtón no pudo explicar la doble refracción de la calcita óptica, el fenómeno de Difracción, la polarización, tampoco la interferencia que producen los famosos anillos de Newtón, que solo pueden ser explicados por la teoría ondulatoria a la que Newtón se oponía. La influencia de Newton en la academia era tan fuerte que muchos contemporáneos de él se opusieron a la teoría ondulatoria y por mucho tiempo mantuvieron la teoría corpuscular.
En 1978 Christian Huygens propuso que la luz tenía naturaleza ondulatoria explicando los fenómenos de reflexión, refracción, interferencia y difracción.
Figura 3. Fenómeno de la Difracción. Fuente: https://bit.ly/2Zd7Sl4
Estableció el principio que lleva su nombre (principio de Huygens): Todo punto de un frente de onda inicial puede considerarse como una fuente de ondas esféricas secundarias que se extienden en todas las direcciones con la misma velocidad, frecuencia y longitud de onda que el frente de onda original.
Formuló una teoría ondulatoria de la luz en la que la consideró una onda mecánica semejante al sonido y, por ello, longitudinal.
Al considerar la luz como una onda mecánica necesita un medio para propagarse tal como lo hace el sonido, el Éter luminífero fue propuesto como un medio vibratorio para que viajen las ondas de energía.
En el Siglo XIX. Young y Fresnel demuestran la interferencia (sobreposición de ondas, ver figura 4). En 1801 Young descubrió la difracción luminosa y realizó un experimento crucial (llamado de las dos rendijas) en el que mostró conjuntamente la difracción y las interferencias luminosas.
Figura 4. Una fuente de luz encuentra a su paso una abertura que genera un frente de onda esférico al seguir avanzando es obstruido por una doble rendija, produciendo la interferencia de la luz. Fuente: http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/fisica/Luz/Luz11.htm
Young demuestra que la luz está compuesta por ondas transversales a partir de experimentos de polarización y no longitudinales como lo propuso Huygens.
Figura 5. Oscilación de ondas transversales o perpendiculares. Fuente propia.
James Clerk Maxwell, unificó por primera vez la electricidad, el magnetismo con la luz, ésta está compuesta por un campo eléctrico y uno magnético, deduce de sus ecuaciones la velocidad de la luz.
James Clerk Maxwell
En 1888 los experimentos de Hertz, contribuye a sostener la teoría ondulatoria sobre la corpuscular, se consideraba que con ella se podían explicar los fenómenos de la luz. PARECÍA EL FIN DE LA TEORÍA DE NEWTÓN, hasta que Albert Einstein una de las mentes más brillantes de la historia el efecto fotoeléctrico.
En 1905 Albert Einstein basándose en la hipótesis cuántica de Max Karl Ernest Ludwing Planck, sobre la radiación térmica de los cuerpos negros, propuso el efecto fotoeléctrico.
Albert Einstein
Para Einstein los electrones interactuaban con la luz, su hipótesis fue que la energía luminosa tenía naturaleza discontinua (partículas de energía). Einstein, imagina que la luz se propaga por el espacio, transportando la energía en paquetes discretos de luz, cada cuanto o paquete tenía energía proporcional a su frecuencia. Reviviendo la teoría corpuscular de Newton. Los electrones, neutrones y partículas atómicas producen interferencia y difracción como la luz, por lo que se utilizó el concepto de fotón.
Con la teoría de Einstein fue posible construir casi 60 años después el LASER, ampliamente utilizado en física experimental, telecomunicaciones, medicina y oftalmología.