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Segundo grado de preparatoria
PARA ATRAPAR UN FOTON
Autor: Virgilio Beltrán L.

2. Virgilio Beltrán López Nació en la ciudad de Puebla en 1932 y, murió en la ciudad de
México en mayo de 2000. Obtuvo dos licenciaturas, una en Física y la otra en Ingeniería.
Fue investigador de los institutos de Geofísica y de Física, y profesor de la Facultad de
Ciencias, de esta Casa de Estudios. En 1980, se incorporó como investigador titular “C” de
tiempo completo, al entonces Centro de Estudios Nucleares, y allí continuó su labor de
construcción de laboratorios de investigación. Recibió, en 1993, el Premio Universidad
Nacional en Docencia en Ciencias Exactas. Fue designado investigador emérito del
Instituto de Ciencias Nucleares, el 21 de junio de 2000.
Los rayos táctiles los antiguos griegos produjeron las primeras ideas útiles sobre la luz,
posiblemente por esto se sostuvieron durante siglos. Estos rayos táctiles deberán ser rectos
para explicar la programación rectilínea de la luz para explicar el hecho de que podemos
ver a través de un popote solo si esto es recto. La precisión por medio de estos rayos
visuales serian analogía a la precepción táctil cuando utilizamos brazos y manos para
descender la forma y el tamaño de los objetos pequeños y esta mayor separación angular de
los rayos producirán en la mente la sensación de mayor tamaño de objetos más grande. Los
rayos táctiles explican también la parte de disminución de tamaños de un objeto al
alcanzarse la hipótesis de los rayos visuales de Pitágoras suponía que estos eran emitidos
por los rayos y al ser interrumpidos por los objetos, también era útil que relacionada a la
matemática el tamaño aparente a la distancia y pudo emplearse a muchas actividades
prácticas como el diseño y la proyección de obras de arquitectura o de ingeniería para
calcular tamaño y distancia de cuerpos celestes. La hipótesis de los rayos visuales táctiles
fuera aceptada hasta por el mismísimo Euclides, el creador de la geometría y perdura hasta
unos 1 500 años sin ser cuestionada.

3. La óptica geométrica cada punto de un objeto luminoso emite rayos rectos de la luz en
todas direcciones el propósito de la teoría es solamente entender o predecir lo que ocurre a
los rayos emitidos por los objetos opacos como en la cámara obscura o desviados de su
camino recto de maneras que veremos para esto solamente es necesario aplicar
conocimientos de geometría a cada problema el nombre de la teoría es óptica geométrica.
Una esfera iluminada por un solo punto luminoso produce un solo cono de obscuridad total
llamado umbra a donde no llega ningún rayo emitido por el punto luminoso, la luna
adquiere un calor rojo cobrizo cuando está en la regio de penumbra y se oscurece casi
completamente ese pequeño círculo negro colocado en el centro del iris, la óptica
geométrica explica la forma de la producida por un cuerpo opaco si el cuerpo se aleja el
tamaño de la imagen disminuye y se ve más chico por esto las líneas paralelas que en el
lejano horizonte llamado por los artista “punto de fuga” la distancia es la base del arte de
representar los objetos de una superficie como aparece en la vista.
La reflexión y refracción de la luz para explicar el fenómeno de la reflexión de la luz es
necesario suponer que la dirección de los rayos luminosos cambia en algunas
circunstancias, una imagen en un espejo se ve como si el objeto estuviera atrás y no frente a
este la óptica geométrica explica este familiar, fenómeno suponiendo que los rayos
luminosos cambien de dirección al llegar al espejo la forma precisa en la que ocurre este
cambio se le conoce como ley de la reflexión de la luz. Esta ley es muy sencilla de explicar
los rayos incidentes reflejan ángulos iguales con el espejo plano, dicho de otra forma, si
vemos nuestra imagen en un espejo plano del tamaño que la vemos es porque los rayos
inciden y reflejándolo forman ángulos iguales con el espejo. Los fenómenos de refracción
se incorporan a la óptica geométrica simplemente suponiendo que los rayos luminosos

4. cambian de dirección no solo al reflejarse si no también al pasar de un medio refringente a
otro. La ley de refracción de la luz también puede ser deducida aplicando la ley de
variación de tamaño aparente con la distancia, Isaac Newton suponía que los rayos
luminosos están compuestos por partículas extraordinariamente diminutas por los cuerpos
luminosos arrojan a gran velocidad y que al penetrar al ojo e incidir sobre la retina estimula
la visión. Newton apoyaba estas ideas en el fenómeno de la programación rectilínea de la
luz no da la vuelta a cuerpos opacos o bien que la sombra geométrica de un cuerpo está
limitada por líneas.
La óptica ondulatoria o teoría ondulatoria de la luz nació de analogías como estas entre
fenómenos ópticos y fenómenos propios de movimientos ondulatorios muy simple se puede
observar en una manguera de jardín fija a la pared por un extremo en movida rítmicamente
hacia arriba y hacia abajo por el extremo suelto al tiempo que se le mantiene tensa.
También están las ondas llamadas ondas elásticas, porque se propagan en un medio elástico
como es el hule de la manguera.
Huygens explico estos fenómenos a partir de una hipótesis ondulatoria principal de que un
punto luminoso produce ondas esféricas y que estas estimulan la vista solo si la mirada se
dirige a lo largo del radio de las ondas solo si se dirige la vista hacia el punto luminoso, esta
segunda de la hipótesis es necesaria para incluir la propagación rectilínea de la luz la
separación entre las zonas esféricas y la longitud de ondas cambia de un lugar a otro si la
velocidad de propagación cambia, si pudiéramos representar las ondas luminosas emitidas
por un punto del objeto por medio de círculos concéntricos la distancia entre círculos
consecutivos debe cambiar de uno a otro por que la velocidad de propagación de la luz
también cambia de una capa de aire a otra. Pero después Newton afirmo que la velocidad

5. de la luz es tan grande en el medio más denso, después en 1850 el físico francés Jean b.
Foucault pudo medir la velocidad de la luz en agua encontrado un valor 33% menor que el
aire, Newton parecía estar definitivamente muera la teoría corpuscular.
Para atrapar un fotón los descubrimientos de Einstein que la luz no es emitida por ondas
esféricas. Sin embargo el éxito de la óptica ondulatoria para explicar los fenómenos de
refracción e interferencia de la luz no puede ser ignorado así también como Planck E=hn
entre las partículas de luz o fotones este es el movimiento de los corpúsculos de la luz. Los
fotones deben de estar asociados a la onda electromagnética que determina su energía y en
muchos experimentos determinan también su comportamiento. Según el resultado de
Einstein el fotón es producido en un tiempo muy breve como de una millonésima y más de
segundo por la agitación momentánea de las cargas eléctricas de una molécula además es
emitido a la velocidad de la luz pero no como una onda esférica si no en una dirección bien
definida.
La onda puede ser esférica o no, esto depende del movimiento de las cargas pero su
extinción es limitada la onda ocupa solo la distancia que viaja la luz durante el movimiento
de las cargas. El tren de ondas electromagnéticas es grande generador con el fotón sobre
todo esta región si se le encuentra en algún lugar se encuentra completo. Puesto que los
fotones son indivisibles cada fotón pasa por solo una de ellas si la ranura por la que no pasa
un fotón no tuviera ningún efecto, todo lo que pasa por una ranura producirá un patrón de
difracción independiente del producido por los que pasan por otra y no habría interferencia
entre ellos. Atrás de las ranuras se producen entonces zonas de interferencia constructiva
donde un fotón que pase por cualquier ranura puede ser encontrado, zonas de interferencia
destructiva donde cualquier fotón trasmitido tiene mayor probabilidad de llegar a la zona

6. intermedias y laterales donde la intensidad de la onda trasmitida se anula por interferencias
destructivas. Esto es que los fotones de algunas maneras alterarían mutuamente sus
movimientos agrupándose en algunas regiones y alejándose de otras. Los fotones
trasmitidos eran recibidos en la película de una cámara fotográfica imprimiendo cada uno
un punto en el sitio de su llegada, cada fotón trasmitido puede llegar a cualquier lugar
donde la intensidad de la onda electromagnética trasmitida se anula por interferencias
destructivas. Para atrapar un fotón conviene pues buscarlo en las zonas de mayor intensidad
de la onda electromagnéticas atrápalo después de pasar una ranura doble, haciendo un
diagrama de Young de las ondas trasmitidas por las ranuras. Las zonas están representadas,
como antes por las regiones oscuras que se forman en las intersecciones de los
semicírculos se pueden ver cómo cambian las regiones de interferencia constructiva al,
Cambiar la distancia entre las ranuras, este método se puede emplear también para más de
dos ranuras sobreponiendo más láminas.
El fotón es una partícula indivisible que se mueve siempre a la velocidad de la luz, esta
máxima velocidad de propagación posible en el universo. Para alcanzar esta velocidad sería
necesario aplicar a este cuerpo una fuerza de magnitud infinita que no hay en la naturaleza.
Esto tiene la consecuencia adicional del que su velocidad no puede ser disminuida es decir
los fotones no pueden ser frenados existen solo en movimiento a la velocidad de la luz. Los
puntos que aparecen en los fotones se manifiestan como partículas, ya que concentran sus
energías, sus movimientos y sus efectos en regiones definidas y separadas, de hecho el
primer paso de esta transformación es un choque entre un fotón y una partícula de carga
eléctrica de cristal es como si se tratara del choque de canicas. En cierto sentido la

7. disminución entre ondas electromagnéticas y fotones es el análogo contemporáneo de la
distinción que en tiempos remotos, hizo Alhazan entre vista y luz.
Comentario:
El libro de Para atrapar un fotón pertenece a la colección de “La Ciencia para todos”. Este
habla acerca de las primeras teorías de la luz y cómo fueron evolucionando, también habla
de la óptica geométrica, y de cómo son los rayos de luz, pues antes había varias teorías,
sobre que si era rayos, ondas o partículas. En cada teoría, este libro plantea una serie de
experimentos, y datos en los cuales se basa. Los experimentos los describe con
ilustraciones. En este libro el autor habla en un lenguaje muy adecuado a cualquier tipo de
lector, explica de una manera clara y detallada todo lo que presenta.
¿Qué es un fotón?
R= Es una partícula mínima de energía luminosa de otra energía electromagnética que se
produce, se trasmite y se absorbe, “La luz es energía y se trasmite por medio de fotones en
formá de onda electromagnética”
R= Es una partícula indivisible que se mueve siempre a la velocidad no puede ser
disminuidas es decir que los fotones no pueden ser frenados existe solo el movimiento a la
velocidad de la luz.