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¿Qué es un Fotón?

Fotón, luz ultravioleta, rayos X, todos son términos que en muchas ocasiones, se nos escapa a la comprensión. Conceptos que hoy vamos a intentar explicar de forma sencilla y comprensible para todos. Hoy vamos a dedicar nuestro espacio a saber mas sobre el Fotón, conocer su historia y que aplicaciones tiene, pero comencemos por el principio ¿Qué es un Fotón?

¿Qué es un Fotón?

Para entender que es un fotón, debemos remontarnos unos cuantos siglos atrás, para saber de donde nacen las distintas teorías y que nombres relevantes ofrecieron su conocimiento para saber todo lo que hoy hemos podido descubrir.

¿Qué es un Fotón? | Definición

Se podía describir un fotón como la partícula más elemental de luz que es capaz de propagarse en ausencia de atmósfera, es decir, en el vacío. Su carga y masa es nula o cero, viajando en el vacío a una velocidad constante “c” y es el responsable de la interacción o manifestación electromagnética.

El fotón es un cuanto de energía, un conjunto de energías concentradas en una sola partícula, por lo tanto un sistema cuántico en si mismo. El fotón como todos los cuantos, tienen propiedades tanto ondulatorias como corpusculares.

Es un cuanto y por lo tanto variará su comportamiento según la situación planteada. Su comportamiento será de onda como cuando se produce la refracción en una lente o puede tener un comportamiento corpuscular o como una partícula, cuando interacciona con un cuerpo para trasladar una cantidad invariable de energía.

Un fotón, porta todas las formas conocidas de radiación electromagnética, como son los rayos gamma, rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, luz infrarroja, microondas, y ondas de radio. En física el fotón se representa con la letra griega gamma, γ.

¿Qué es un Fotón? | Usos del fotón

Poder manipular la luz posiblemente haya sido de las cosas más difíciles a lo que los seres humanos nos hemos enfrentado. Ahora podemos iluminar una habitación con tan sólo apretar un botón o incluso podemos destruirla si iluminamos una superficie negra.

La luz ahora se puede medir, doblar e incluso hacer la viajar, con la luz alcanzamos el espacio propulsando las naves, la utilizamos para comunicarnos por teléfono o para realizar una operación, parece que ya tenemos el dominio total, pero todavía la ciencia tiene unos cuantos retos.

Aunque hoy en día podemos hacer casi todo, hay algo que se nos ha resistido y puede que su solución esté mas cerca de lo que creemos. Se trata de ser capaces de detener la luz en movimiento y luego soltarla.

Ahora, científicos de Harvard han conseguido hacer brillar un rayo láser en el interior de una celda de vidrio cargada con vapores atómicos compuestos por rubidio, encargados de detener el láser. Los resultados fueron asombrosos, ya que la luz láser consiguió entrar en la celda pero no salir. Esta luz fue almacenada, no se destruyó ni se absorbió, simplemente quedó latente hasta que los científicos la volvieran hacer surgir.

Un experimento que fue repetido después por otro equipo utilizando gas de sodio muy frío en lugar de vapores tibios de rubidio, como había sucedido en el primer experimento. El resultado fue exactamente el mismo.

Los fotones hablando en términos tecnológicos, pueden tener muchas aplicaciones, quizás una de las más conocidas sea el láser, pero existen otras que utilizamos a diario como los circuitos integrados CCD, que todos los ordenadores llevan, los utilizamos para medir distancias moleculares y para la fabricación de ópticas de microscopios.

¿Qué es un Fotón? | Se pueden ver los fotones

Con la aparición de microscopios y otros dispositivos como los telescopios, nuestra vida ha cambiado. Objetos que antes no podíamos ver por su lejanía o por su diminuto tamaño, ahora pueden ser estudiados. Sin embargo, el ojo del ser humano tiene más capacidades visuales de lo que pensábamos.

Distintos experimentos han demostrado que un ojo con una visión normal, en determinadas circunstancias y condiciones, es capaz de detectar partículas muy pequeñas. Estas partículas son los que hoy nos ocupan, los fotones. Por lo tanto la respuesta es Si, el ojo es capas de ver las unidades de luz más pequeñas de las que tenemos conocimiento.

Esto es posible gracias a los bastones del ojo, que son las células capaces de detectar estos fotones individuales. Los bastones son muy sensibles a la luz, sobre todo si nos encontramos en un lugar oscuro. Sus 120 millones de células bastón y 6 millones de células cono, responsable de discernir entre los colores, hacen posible que el ojo pueda captar estos fotones individuales. 

¿Qué es un Fotón? | Historia del Fotón

En el siglo XVII, Isaac Newton defendía la teoría en la que la luz estaba formada por partículas. Poco tiempo después otros físicos de la talla de René Descartes, Robert Hooke o Christian Huygens propusieron otros modelos o teorías, éstas abogaban por que la luz era provocada por ondas.

A pesar de que la teoría de partículas no podía explicar distintos fenómenos que se producen con la luz como la refracción o difracción, las teorías de Newton seguían teniendo mucha influencia y poco después se volvió a la teoría de partículas de luz, esta vez como concepto moderno de fotón.

No fue hasta el inicio del siglo XIX, cuando Young y Fresnel consiguieron demostrar claramente como los fenómenos de difracción e interferencia se daba en la luz, un experimento que consiguió que en 1850, la teoría ondulatoria fuera aceptada por la comunidad científica.

Mas tarde llegarían nuevos estudios que ahondaban mucho mas en la naturaleza de la luz, llegando a conclusiones como la de Maxwell en 1865, quien definía la luz como una onda electromagnética. No sería hasta 22 años después cuando Heinrich Hertz, consiguió confirmar la teoría de Maxwell, lo que significó el final, momentáneo, del modelo de partículas.

Con la llegada del siglo XX, el concepto moderno de luz o fotón dará un gran cambio y todo debido a las observaciones experimentales que un joven científico Albert Einstein llevaba a cabo con el fin de poder explicar, ciertas observaciones que no coincidían con el modelo de ondas electromagnética aceptado como verdadero.

Este nuevo concepto de luz o modelo de fotón explicaba como la energía de la luz variaba en función de la frecuencia, explicando de esta manera como la materia y la radiación electromagnética podía conseguir el equilibrio térmico.

El término fotón todavía no se había acuñado, por lo que en sus inicios se llamó cuanto de luz, término al que ser refería Einstein. No fue hasta 1926 cuando Frithiof Wolfers y Gillbert N. Lewis, utilizaron el término fotón para referirse al cuanto de luz de Albert Einstein. Término que sirvió para definir los cuantos de luz, como forma de existencia independiente.

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