Enunciado: Diseña un experimento simple que muestre cómo la luz se comporta como onda y como partícula, usando materiales cotidianos.

Resolución orientativa (guía del experimento):

1. Construcción de la barrera: cortar una cartulina rectangular y perforar dos rendijas muy estrechas (del orden de 0.1\text{--}0.5 \, \text{mm} de ancho) separadas entre sí por d \approx 0.5\text{--}1 \, \text{mm}, alineadas verticalmente.
2. Montaje del soporte: pegar la barrera en el centro de una base de cartón o papel aluminio, de modo que ambas rendijas queden perfectamente alineadas y verticales.
3. Configuración: colocar la fuente de luz (linterna LED) en un extremo de una caja de cartón grande (entorno oscuro), la barrera en el centro perpendicular al haz, y la pantalla blanca en el extremo opuesto.
4. Observación: al encender la fuente, la luz atraviesa las rendijas y en la pantalla aparece un patrón de bandas claras y oscuras (franjas de interferencia), no dos simples rectas de luz: ése es el comportamiento ondulatorio.
5. Variación de la intensidad: acercar o alejar la fuente modifica el brillo global de las bandas, pero la separación angular de los máximos queda fijada por \theta \approx \frac{m\lambda}{d}, \quad m = 0, \pm 1, \pm 2, \dots donde \lambda es la longitud de onda de la luz y d la separación entre rendijas. Al bajar mucho la intensidad (usar un filtro o alejar mucho la fuente), los fotones llegan de uno en uno y la pantalla registra puntos individuales que, acumulados, reconstruyen el mismo patrón de interferencia: ahí se revela la naturaleza particulárica de la luz.

Interpretación dual:

• Como onda, la luz superpone las ondas salidas de ambas rendijas: en los máximos las ondas llegan en fase (\Delta L = m\lambda) y en los mínimos llegan desfasadas \pi rad (\Delta L = (m + \tfrac{1}{2})\lambda).
• Como partícula, cada fotón interactúa con la pantalla en un punto concreto, pero la probabilidad de aparecer en un punto dado es la que da el patrón de interferencia: la dualidad onda-partícula.

Enunciado: Reflexiona sobre cómo el patrón de interferencia sugiere comportamiento ondulatorio, mientras que la detección de fotones revela naturaleza de partícula; considera la importancia histórica de este experimento en la teoría cuántica.

Respuesta orientativa:

1. Franjas claras y oscuras no pueden explicarse sumando intensidades clásicas de dos fuentes independientes: son la firma de la interferencia, que solo ocurre con ondas (superposición). Cálculo: la condición de máximo es d\sin\theta = m\lambda.
2. Cuando la fuente se debilita hasta que solo atraviesa un fotón por vez, la pantalla registra impactos puntuales aleatorios; tras registrar millones, el mismo patrón de franjas aparece. Es decir, la probabilidad de detección está modulada por una función de onda.
3. Históricamente, Young (1801) demostró la naturaleza ondulatoria de la luz; Davisson y Germer (1927) la replicaron con electrones, confirmando la hipótesis de de Broglie (\lambda = h/p). El experimento es una de las piedras angulares de la mecánica cuántica y de la dualidad onda-partícula.

Las cuatro preguntas de la escalera metacognitiva se responden así (respuestas orientativas):