{"id":4458,"date":"2016-09-22T07:22:58","date_gmt":"2016-09-22T06:22:58","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.ua.es\/fisicateleco\/?p=4458"},"modified":"2017-04-11T12:29:58","modified_gmt":"2017-04-11T11:29:58","slug":"faraday-y-la-teoria-em-de-la-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blogs.ua.es\/fisicateleco\/2016\/09\/22\/faraday-y-la-teoria-em-de-la-luz\/","title":{"rendered":"Faraday naci\u00f3 tal d\u00eda como hoy, 22 de septiembre, en 1791"},"content":{"rendered":"

Todos conocemos a Faraday por su descubrimiento de la inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica, sus aportaciones en electrotecnia y electroqu\u00edmica o la introducci\u00f3n del concepto de campo<\/em> para describir las fuerzas electromagn\u00e9ticas. Sin embargo, no es tan conocido el hecho de que hizo contribuciones fundamentales a la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de la luz. En 1845 Faraday descubri\u00f3 que un campo magn\u00e9tico influye sobre un haz de luz polarizada, fen\u00f3meno conocido como efecto Faraday o efecto magneto-\u00f3ptico. En concreto, encontr\u00f3 que el plano de vibraci\u00f3n de la luz polarizada linealmente que incide en un trozo de cristal giraba cuando se aplicaba un campo magn\u00e9tico en la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n. Se trata de una de las primeras indicaciones de la interrelaci\u00f3n entre el electromagnetismo y la luz. Al a\u00f1o siguiente, en el mes de mayo de 1846, Faraday publica el art\u00edculo \u201cThoughts on Ray Vibrations\u201d<\/a> (Consideraciones sobre las vibraciones de los rayos<\/em>). Una prof\u00e9tica publicaci\u00f3n en la que especulaba que la luz es un tipo de vibraci\u00f3n de las l\u00edneas de fuerza el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas.<\/p>\n

\"Thoughts<\/a><\/p>\n

El caso de Faraday no es frecuente en la historia de la f\u00edsica: su formaci\u00f3n era muy elemental; sin embargo, las leyes de la electricidad y el magnetismo son debidas mucho m\u00e1s a los descubrimientos experimentales de Faraday que a los de cualquier otra persona. \u00c9l descubri\u00f3 la inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica, la cual le llev\u00f3 a la invenci\u00f3n de la dinamo, precursora del generador el\u00e9ctrico, explic\u00f3 la electrolisis en t\u00e9rminos de fuerzas el\u00e9ctricas e introdujo conceptos, como \u201ccampo\u201d y \u201cl\u00edneas de fuerza\u201d, fundamentales en la comprensi\u00f3n de las interacciones el\u00e9ctricas y magn\u00e9ticas y piezas b\u00e1sicas en el desarroll\u00f3 posterior de la f\u00edsica.<\/p>\n

Michael Faraday<\/a>\u00a0naci\u00f3 el 22 de septiembre de 1791<\/strong> al sur de Londres, en Newington, en el seno de una familia humilde, y falleci\u00f3 en\u00a0Londres el 25 de agosto de 1867<\/strong>. La \u00fanica educaci\u00f3n formal que recibi\u00f3 de peque\u00f1o fue en lectura, escritura y aritm\u00e9tica. Abandon\u00f3 la escuela a los 13 a\u00f1os para trabajar en un taller de encuadernaci\u00f3n, donde desarroll\u00f3 un insaciable apetito por la lectura. Su pasi\u00f3n por la ciencia despert\u00f3 tras la lectura de la voz \u201celectricidad\u201d de la \u201cEnciclopedia Brit\u00e1nica\u201d cuando la estaba encuadernando, tras lo cual comenz\u00f3 a hacer experimentos en un laboratorio improvisado. En 1813 fue contratado como ayudante de laboratorio del prestigioso qu\u00edmico Sir Humphrey Davy en la Royal Institution<\/em> de Londres, de la que fue elegido miembro en 1824 y donde trabaj\u00f3 hasta su muerte en 1867. Faraday caus\u00f3 tal impresi\u00f3n a Davy que \u00e9ste, al ser preguntado por cu\u00e1l hab\u00eda sido su mayor descubrimiento cient\u00edfico respondi\u00f3: \u201cMi gran descubrimiento ha sido Michael Faraday\u201d. Faraday fue tambi\u00e9n un gran divulgador de la ciencia y en 1826 inici\u00f3 en la Royal Institution<\/em> las \u201cCharlas vespertinas de los viernes\u201d, que aun perduran y son un canal de comunicaci\u00f3n entre cient\u00edficos y profanos, y al a\u00f1o siguiente las \u201cConferencias juveniles de Navidad\u201d (Christmas lectures<\/em>).<\/p>\n

\"faraday\"<\/a><\/p>\n

Realiz\u00f3 su primer descubrimiento sobre electromagnetismo en 1821. Al repetir el experimento de Oersted con una aguja imantada en diversos puntos alrededor de un hilo con corriente dedujo que el hilo estaba rodeado por una serie infinita de \u201cl\u00edneas de fuerza\u201d circulares y conc\u00e9ntricas. El conjunto de estas l\u00edneas de fuerza es el campo magn\u00e9tico de la corriente, t\u00e9rmino tambi\u00e9n introducido por Faraday. Parti\u00f3 de los trabajos de Oersted y Amp\u00e8re sobre las propiedades magn\u00e9ticas de las corrientes el\u00e9ctricas y en 1831 consigui\u00f3 producir una corriente el\u00e9ctrica a partir de una acci\u00f3n magn\u00e9tica, fen\u00f3meno conocido como\u00a0inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica<\/a><\/strong>. Comprob\u00f3 que cuando se hac\u00eda pasar una corriente el\u00e9ctrica por una bobina, se generaba otra corriente de muy corta duraci\u00f3n en otra bobina cercana. El descubrimiento de la inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica en 1831 marc\u00f3 un hito decisivo en el progreso no s\u00f3lo de la ciencia sino de la sociedad y revela algo nuevo sobre los campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos. A diferencia de los campos electrost\u00e1ticos creados por cargas el\u00e9ctricas en reposo cuya circulaci\u00f3n a lo largo de una l\u00ednea cerrada es nula (campo conservativo), los campos el\u00e9ctricos creados por campos magn\u00e9ticos tienen una circulaci\u00f3n a lo largo de una l\u00ednea cerrada distinta de cero. Dicha circulaci\u00f3n, que corresponde a la fuerza electromotriz inducida, es igual al ritmo de cambio del flujo del campo magn\u00e9tico que atraviesa la superficie delimitada por dicha l\u00ednea cerrada (ley de Faraday).\u00a0Faraday invent\u00f3 el primer motor el\u00e9ctrico, el primer transformador, el primer generador el\u00e9ctrico y la primera dinamo, por lo que Faraday puede ser llamado, sin genero de dudas, el padre de la electrotecnia.<\/p>\n

\"Inducci\u00f3n<\/a>

Experiencia de inducci\u00f3n electromagn\u00e9tica: Al acercar o alejar el im\u00e1n de la bobina se genera una corriente el\u00e9ctrica en esta \u00faltima.<\/p><\/div>\n

Faraday abandon\u00f3 la teor\u00eda de los fluidos el\u00e9ctrico y magn\u00e9tico e introdujo los conceptos de \u201ccampo\u201d y \u201cl\u00edneas de campo\u201d para explicar la electricidad y el magnetismo, apart\u00e1ndose de la descripci\u00f3n mecanicista de los fen\u00f3menos naturales al m\u00e1s puro estilo newtoniano de \u201cacciones a distancia\u201d. Esta incorporaci\u00f3n del concepto de campo fue calificada por Einstein como el \u201cgran cambio en la F\u00edsica\u201d, pues suministr\u00f3 a la electricidad, el magnetismo y la \u00f3ptica un marco com\u00fan de teor\u00edas f\u00edsicas. Sin embargo, hubo que esperar varios a\u00f1os hasta que se aceptaran definitivamente las l\u00edneas de campo de Faraday, justo hasta que Maxwell entr\u00f3 en escena.<\/p>\n

Como se ha se\u00f1alado al principio, otro de los efectos descubiertos por Faraday, quiz\u00e1s menos conocidos, es el de la influencia de un campo magn\u00e9tico sobre un haz de luz polarizada, fen\u00f3meno conocido como efecto Faraday o efecto magneto-\u00f3ptico. En 1845 comprob\u00f3 que si un haz de luz polarizado linealmente atraviesa un cierto material al que se aplica un campo magn\u00e9tico en la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n de la luz, se observa un giro en el plano de polarizaci\u00f3n de la luz y que ese \u00e1ngulo girado es proporcional al campo magn\u00e9tico aplicado y a la distancia recorrida por la luz dentro del material. Se trata, desde luego, de la primera indicaci\u00f3n evidente de que la fuerza magn\u00e9tica y la luz estaban relacionadas entre s\u00ed y demostraba que el fen\u00f3meno de la luz se relacionaba con la electricidad y el magnetismo. Faraday lleg\u00f3 a escribir en relaci\u00f3n a este fen\u00f3meno que \u201ceste hecho probablemente ser\u00e1 sumamente fecundo y de gran valor en la investigaci\u00f3n de ambas clases de fuerzas naturales\u201d. Es evidente que lo fue. Este efecto constituye uno de los pilares fundamentales de la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de la luz.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Efecto Faraday o magneto-\u00f3ptico (Wikipedia, dominio p\u00fablico).<\/p><\/div>\n

El \u00e1ngulo de rotaci\u00f3n \u03b2<\/em> que gira el plano de vibraci\u00f3n de la luz polarizada es proporcional al campo magn\u00e9tico B<\/em> y a la longitud del medio atravesado d<\/em> de modo que\u00a0\u03b2 = VBd,\u00a0<\/em>donde V<\/em> es la constante de Verdet del material.<\/p>\n

En 1846, Faraday publica en Philosophical Magazine<\/em> el art\u00edculo\u00a0titulado \u201cThoughts on Ray Vibrations\u201d<\/strong><\/a> (Consideraciones sobre las vibraciones de los rayos<\/em>) y al que Maxwell (1831-1879) en su art\u00edculo de 1865 \u201cA Dynamical Theory of the Electromagnetic Field<\/a>\u201d (Una teor\u00eda din\u00e1mica del campo electromagn\u00e9tico<\/em>) que contiene la teor\u00eda electromagn\u00e9tica de la luz, uno de los acontecimientos que se conmemoran en este A\u00f1o de la Luz 2015.\u00a0En efecto, en la p\u00e1gina 461 de su art\u00edculo, Maxwell se\u00f1ala:<\/p>\n

\u201cFaraday descubri\u00f3 que cuando un rayo de luz polarizada plana atraviesa un medio diamagn\u00e9tico transparente en la direcci\u00f3n de las l\u00edneas de fuerza magn\u00e9tica producida por imanes o corrientes situados en sus alrededores, el plano de polarizaci\u00f3n rota.\u201d<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Y en la p\u00e1gina 466, y con la humildad que siempre le caracterizaba, Maxwell afirma:<\/p>\n

\u201cLa concepci\u00f3n de la propagaci\u00f3n de perturbaciones magn\u00e9ticas transversales y la exclusi\u00f3n de las normales est\u00e1 claramente establecida por el Profesor Faraday en sus \u201cThoughts on Ray Vibrations\u201d. La teor\u00eda electromagn\u00e9tica de la luz, seg\u00fan lo propuesto por \u00e9l, es la mismo en esencia, a la que yo he comenzado a desarrollar en este trabajo, a excepci\u00f3n de que en 1846 no hab\u00eda datos para calcular la velocidad de propagaci\u00f3n.\u201d<\/p>\n

BIBLIOGRAF\u00cdA<\/strong><\/p>\n

Jos\u00e9 Antonio D\u00edaz-Hell\u00edn, El gran cambio de la F\u00edsica. Faraday (Nivola libros y ediciones. Madrid, 2001).<\/a><\/p>\n

Eugene Hecht, \u00d3ptica (Addison Wesley. Madrid, 1999).<\/p>\n

Michael Faraday, “Thoughts on Ray Vibrations”, Philosophical Magazine, Series 3, Vol. 28, N\u00ba 188, May 1846.<\/a><\/p>\n

James Clerk Maxwell, \u201cA Dynamical Theory of the Electromagnetic Field\u201d, Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1865 155, 459-512, published 1 January 1865.<\/a><\/p>\n

Augusto Bel\u00e9ndez, “La unificaci\u00f3n de luz, electricidad y magnetismo: la \u2018s\u00edntesis electromagn\u00e9tica\u2019 de Maxwell”, Revista Brasileira de Ensino\u00a0de F\u00edsica,\u00a0Vol. 30, N\u00ba 2, pp. 2601-1\/20 (2008).<\/a><\/p>\n

Augusto Bel\u00e9ndez, “La unificaci\u00f3n electromagn\u00e9tica: 150 aniversario de las ecuaciones de Maxwell”,\u00a0M\u00c8TODE, N\u00ba 84, pp. 16-21 (2015).<\/a><\/p>\n

Jos\u00e9 Manuel S\u00e1nchez Ron\u00a0<\/span>(ed.), J. C. Maxwell: Materia y movimiento. (Cr\u00edtica. Barcelona, 2006).<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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