Argiaren izaera. Uhin elektromagnetikoak
Argiari buruzko lehen teoriak
XVII. eta XVIII. mendeetan zehar, argiaren izaerari buruzko hautazko bi teoria proposatu zituzten.
- Teoria korpuskularra. Teoria honen arabera, argia lerro zuzenean eta abiadura handian mugitzen diren korpuskuluez zegoen osatuta.
- Hipotesi ondulatorioa. Hipotesi honen arabera, espazio osoa bustitzen zuen bitarteko material batean (eter deiturikoa) zehar desplazatzen den uhina zen argia.
Newtonek uhinak korpuskulu materialez osatuta zeudela imajinatu zuen. Ikuspegi horrekin, islapena korpuskulu horien arteko talka elastikoen ondorioa zela interpretatu zuen eta errefrakzioa korpuskuluen barneko erakarpen indarretan oinarritzen zela (argi partikulen ura, esaterako).
XIX. mendearen hasieran, Thomas Young ingelesak (1773-1829) eta Augustin Fresnel frantsesak (1788-1827) argiaren izaera ondulatorioari buruzko froga eta saiakera berriak proposatu zituzten. Argia uhintzat hartu zuten eta proposamen horrek oinarri sendoa jaso zuen XIX. mendean elektromagnetismoari buruz egindako ikerketekin. James Clerk Maxwell eskoziarrak (1831-1879) oinarri esperimental sendoarekin adierazi zuen argia uhin elektromagnetikoaren forma bat zela, espektro elektromagnetiko osoaren zati txiki bat okupatzen zuena.
Korpuskulu-uhin dualtasuna
XX. mendean, Albert Einsteinek (1879-1955) efektu fotoelektrikoaren inguruan egindako lanek argiaren izaera bikoitza dela ezarri zen, ondulatorioa eta korpuskularra. Hortaz:
- Fotoi deituriko oinarrizko partikula-sortez osatuta dago.
- Hutsean, 300.000 km/s inguruko abiaduran desplazatzen den uhin elektromagnetikoa du.
Einsteinen arabera, argi-fotoi bakoitzaren energia E = hu adierazpenaren bidez ematen da. u uhin elektromagnetikoaren frekuentzia da eta h Plancken konstantea deritzan balorea.
Argiaren abiadura
Historian zehar esperimentu ugari egin dira argiaren abiadura zein den zehazteko. Ondoko hauek izan ziren bi saiakera zuzenenak, gaur egun interes historikoa baino ez dute:
- Olaüs C. Roemer (1644-1710) daniar astronomoak argiaren abiadura neurtu zuen Jupiter satelitearen eklipseak behatuz. Ebatzi zuen balorea 227.000 km/s ingurukoa izan zen.
- 1849. urtean, Armand Fizeau (1819-1896) frantsesak ispilu eta laborategi instrumentuen erabileran oinarritutako esperimentu zorrotza erabiliz argi-uhinen abiadura 313.000 km/s ingurukoa zela esan zuen.
Fizeauk argiaren abiadura zehazteko egindako esperimentua. Uhina igortzeko argiaren fokua Suresnesko muinoan kokatu zuen, eta ispilu erdi zilarreztatu bat zeharkatu ondoren, argia Montmartre muinora iristen zen, ispilu komun batean islatu eta berriro ere Suresnes muinora itzultzen zen.
Metodo interferometrikoak eta laser bidezkoak
Laborategiko teknikak hobetuta argiaren abiadura neurtzeko saio zehatzagoak egin ahal izan ziren. Albert A. Michelsonek (1852-1931) egin zuen lehenengo zehaztapen egokia. Metodo intergerometrikoak aplikatu zituen argi-uhinen desplazamenduan 300.000 km/s balorea lortzeko (55. gaia ikusi).
Gaur egun, ondoko hau da hutsean argiak duen abiadura zehazteko onartu den balorea: c = 299.792,458 km/s.
Balore hori fisikaren paradigma bat da, eta oinarrizko beste magnitude batzuk zehazteko erabiltzen da.
Argiaren abiadura apur bat txikiagoa da baliabide material batean hutsean baino. Hortaz, n bitartekoaren errefrakzio indizea bada, argi-uhinak ondoko abiaduran desplazatzen dira:
Beraz, argia 225.000 km/s inguruko abiaduran hedatzen da uretan eta beiran 200.000 km/s inguruko abiaduran.
Argiaren izaerari buruzko eztabaidak
Espektro elektromagnetikoa. Argi ikusgarriak okupatzen dituen uhinen luzeren lerro estua ikus daiteke erdian.
XVII. mendean zehar, Newton eta Huygensek argiaren izaerari buruzko ikuspegi kontrajarriak azaldu zituzten. Eztabaida bizi batean, bi hipotesien aldeko jarraitzaileak sortu ziren. Hasiera batean, Newtonen ospe handiak bere alde jarri zuen eztabaida. XIX. mendean, ordea, teoria korpuskularra eta Newtonen ospe gero eta handigoa lausotu egin ziren argiaren interpretazio ondulatorioen indarraren aurrean. Azkenik, XX. mendea, ia 250 urteren ostean, Einsteinek efektu fotoelektrikoari buruz egindako ikerketek behin betiko konponbide Salomoniko eta erabakigarria eman zioten eztabaidari: argia korpuskulua eta uhina da.
Efektu fotoelektrikoa
Albert Einsteinek argiarentzako hipotesi ondulatorio eta korpuskularra proposatzeko lagungarri izan zitzaion fenomeno fisikoetako bat izan zen efektu fotoelektrikoa. Efektu horren arabera, argi erasotzailearekiko proportzionala den argi-energiaren partikula-sorta (fotoi) batez dago osatuta argia. Efektu horrek material batean argiak erasotzen duenean material horrek elektroiak igortzea eragiten du, eta aplikazio askotan erabiltzen da. Zelula fotoelektrikoa da aplikazio ezagunenetakoa, automatikoki zabaltzen diren ateetan erabiltzen dena. Ate horiek pertsona bat noiz gerturatzen den antzematen dute.
Armand H. L. Fizeau
Armand H. L. Fizeau (1819-1896) fisikari frantsesa oso ezaguna da argiaren abiadura zehazteko egindako saiakerengatik. Horretarako, oinarrizko metodo bat aplikatu zuen, argi-foku bat eta ispilu islatzaileak baliatuta. Argiaren abiadurak 313.000 km/s balorea zuela ondorioztatu zuen. Baliatu zituen instrumentuak kontuan hartuta, balore hori nahiko onargarria da balore errealarekiko.
