2006-09-20

Velocidad de la luz.- Ecuaciones de Maxwell

Hemos medido la velocidad de la luz con más o menos aciertos. También hemos visto como se propaga la luz y el campo electromagnético y parte de la lucha por calificarla de onda o partícula. Pero el gran paso para entenderla lo dio James Clerk Maxwell allá por 1865, claro que no lo hizo todo el solo.

Coulomb había establecido una ley similar a la ley de gravitación universal de Newton, pero para cargas eléctricas, haciendo medidas y experimentos y obteniendo una constante del medio: ε, de la que depende la fuerza de atracción o repulsión.

Gauss había demostrado leyes relativas a flujos de campos vectoriales a través de superficies arbitrarias, herramienta muy útil y necesaria para el trabajo que realizaría Maxwell.

Ampere había relacionado corrientes eléctricas con campos magnéticos y hace aparecer la constante μ que da una idea de cómo afecta el medio en el que se desarrolla el fenómeno al campo magnético.

Y finalmente Michael Faraday describió el fenómeno contrario, demostrando que una corriente eléctrica está directamente relacionada con la variación del campo magnético.

Parece que ya esté todo hecho, pero cada uno de estos había expresado lo suyo como bien le pareció y no existía una relación clara entre todos estos campos más allá de los trabajos de Ampere y Faraday. Es aquí donde Maxwell realiza el trabajo de organizarlo todo, normalizar la notación y desarrollarlo de manera que campo eléctrico y campo magnético estén fuertemente relacionados. Introdujo además conceptos como “corriente de desplazamiento” y “campo electromagnético” (antes “campo eléctrico” y “campo magnético” eran conceptos distintos y separados).

Y lo más importante; después de darle vueltas a las fórmulas y trabajar con sus ecuaciones, encontró como expresar el campo electromagnético en función de senos y cosenos, es decir, una onda, que además tenía una velocidad concreta, que efectivamente dependía del medio por el que se moviera la onda:

v_f=1/sqrt(epsilon·mu)

Así, queda claro, que la velocidad de la luz es finita y calcularla se reduce a calcular propiedades eléctricas y magnéticas del medio. Tan simple y tan sencillo.

Ahora solo queda estudiar las propiedades del eter, ese “fluido” que lo llena todo en el espacio exterior y por el que se mueve la luz.

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