Análisis espectral de los cuerpos celestes

Tanto los cuerpos sólidos como los líquidos dan espectros iguales, si sus temperaturas son iguales. La variación de temperatura hace variar la intensidad de los colores y la extensión del espectro.

Esta característica de los espectros permite determinar la temperatura de las estrellas. Así se ha calculado la del sol en 6 000°C y en general las demás estrellas varían entre 6 000 y 4 000 °C.

Los gases dan espectros discontinuos de bandas  cuyo número, ubicación y brillo depende de la naturaleza del cuerpo.

En el caso del sol, por los gases que lo rodena, da un espectro  discontinuo. Pero se trata de una esfera luminosa, que, de estar aislada, daría un espectro continuo. Por el análisis espectral se ha sabido que la atmósfera del sol se encuentra vapores de hierro, hidrógeno, sodio, magnesio, cobre, oxígeno y helio.

A las estrellas se las denomina, según su temperatura, blanca a las de mayor temperatura y espectros con pocas rayas de absorción; amarillas, de temperatura menor y espectros con delgadas y numerosas rayas; rojas, las de menor temperatura con espectros de bandas. La velocidad de estas se puede determinar por el análisis espectral. El movimiento de ciertas rayas hacia el rojo indica su alejamiento y el movimiento al violeta la aproximación.

Teoría corpuscular (Newton)

Supone que la luz está compuesta por una serie de corpúsculos o partículas emitidos por los manantiales luminosos, los cuales se propagan en línea recta y que pueden atravesar medios transparentes, y pueden ser reflejados por materias opacas.

Esta teoría explica:
La propagación rectilínea de la luz, la refracción y reflexión

Esta teoría no explica:
Anillos de Newton (Irisaciones en las láminas delgadas de los vidrios) Este fenómeno lo explica la teoría ondulatoria y lo veremos más adelante. Tampoco explica los fenómenos de interferencia y difracción.

Teoría ondulatoria (Huygens)

Esta teoría explica las leyes de la reflexión y la refracción, define la luz como un movimiento ondulatorio del mismo tipo que el sonido. Como las ondas se trasmiten en el vacío, supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales.

Esta teoría tiene una dificultad fundamental que es precisamente la hipótesis del éter. Tenemos que equiparar las vibraciones luminosas a las vibraciones elásticas transversales de los sólidos, y no transmitiendo por tanto vibraciones longitudinales.

Existe, pues, una contradicción en la naturaleza del éter, ya que por un lado debe ser un sólido incompresible y por otro no debe oponer resistencia al movimiento de los cuerpos. (Nota: Las ondas transversales solo se propagan en medios sólidos)

Esta teoría no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton. Tuvo que pasar más de un siglo para que se tomara nuevamente en consideración la «Teoría Ondulatoria».

Los experimentos de Young (1801) sobre fenómenos de interferencias luminosas, y los de Fresnel sobre difracción fueron decisivos para que se tomaran en consideración los estudios de Huygens y para la explicación de la teoría ondulatoria.

Fue también Fresnel (1815) quien explicó el fenómeno de la polarización transformando el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens, en transversal. Existe, sin embargo, una objeción a esta teoría, puesto que en el éter no se puede propagar la luz por medio de ondas transversales, ya que éstas solo se propagan en medios sólidos.

Teoría electromagnética (Maxwell 1865)

Descubre que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío, equiparando por tanto las ondas electromagnéticas con las ondas luminosas.

Veinte años después Hertz comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagnético tienen las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo definitivamente la identidad de ambos fenómenos.

Objeciones a ésta teoría no se da explicación a:

• Fenómenos por absorción o emisión.
• Fenómenos fotoeléctricos.
• Emisión de luz por cuerpos incandescentes.

Y por lo tanto es necesario volver a la teoría corpuscular, como hizo Planck en 1900.

Teoría de los cuantos (Planck 1900)

Esta teoría establece que los intercambios de energía entre la materia y la luz, solo son posibles por cantidades finitas. (cuantos) átomos de luz, que posteriormente se denominarán fotones.

Esta teoría tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fenómenos de tipo ondulatorio: Interferencias, difracción, …. Nos encontramos nuevamente con dos hipótesis contradictorias, la teoría electromagnética y la de los cuantos.

Mecánica ondulatoria (De Broglie 1924)

Aunada la teoría electromagnética y la de los cuantos, herederas de la ondulatoria y corpuscular respectivamente, evidenciando la doble naturaleza de la luz.

Esta teoría establece así la naturaleza corpuscular de la luz en su interacción con la materia (procesos de emisión y absorción) y la naturaleza electromagnética en su propagación.