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Mundo cuántico I: Breve historia de la óptica

febrero 21, 2008

Este capítulo tratará de hacer un breve repaso a la historia de la óptica, en el cual intentaré centrarme en los aspectos que luego son más interesantes para el propósito de la serie, que es explicar la física cuántica. Tal vez este capitulo y el siguiente sean un poco menos amenos, me disculpo de antemano.

Soy consciente que me voy a dejar muchos nombres, gente realmente importante, pero lo que me interesa es solo ver por donde han ido los tiros a lo largo de la historia y cuales han sido los problemas encontrados. También soy consciente, que me centro principalmente en la civilización occidental, pues la verdad, desconozco completamente como evolucionaron en este sentido otras culturas.

Vayamos por lo más fundamental, vamos a hablar de la óptica, pero ¿qué es la óptica? Esta se puede definir como la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, la generación y la transmisión de esta. Ya vemos que en la definición, que es bastante de andar por casa, hay un problema principal ¿que es la luz? La respuesta no es para nada evidente y han sido necesarios miles de años para dar una respuesta consistente, desde los primeros pensadores jónicos.

La luz nos rodea, nos envuelve y nos protege, sabemos que puede haber o no, por tanto, tiene que ser un algo que, en principio, relacionado con lo que ven los ojos. Las primeras hipótesis datan de la escuela atomista, Demócrito (450 adcC), que ya en tan temprana época consideraba que la materia tenia que estas formada de partículas indivisibles (átomos), hablaba de que los objetos emitían imágenes con su misma forma y estos iban a parar al ojo. Esta idea a día de hoy puede parecer muy estúpida, pero ya es un primer paso y creo que como tal se merece estar aquí. Hubo otros clásicos que también le dedicaron parte de su tiempo a hablar sobre la luz, entre otros, como curiosidad, Apuleio (430 adC) que consideraba que los ojos emitan un fuego mágico que ,”tocando” los objetos, nos permitía verlos.

Algo más adelante, Euclides (325-265 adC), el gran matemático griego, estableció siete postulados de la òptica, entre ellos cabe destacar dos de muy importantes. La propagación rectilínea de la luz, que nos dice que esta se mueve en linea recta dentro de un plan, y el postulado de la reflexión, que dice que la luz se refleja con el mismo angulo de entrada, ver imagen.

El siguiente gran paso adelante es producido por Alhazen (965-1939), el cual explica en su obra que la luz es una forma essencial que va de las fuentes luminosas a los ojos, estudio los fenomenos de la reflexión, la refrección, los espejos.. Con él la óptica da un paso de gigante, pasa de ser el estudio de los ojos al estudio de la luz.

Refracción

Durante muchos años se siguen haciendo progressos en este campo, tratando temas muy importantes, como por ejemplo, sobre como se comporta la luz en lentes, espejos, el principio de refrección… pero lo que nos interesa es la naturaleza de la luz. No obstante, quiero destacar, por la belleza que se encuentra allí, el trabajo de Pierre de Fermat (1601-1665), este matemático y jurista anunció su famoso principio y a partir de este consiguió deducir todos los postulados anteriorers, este dice así: El trayecto seguido por la luz al propagarse de un punto a otro es tal que el tiempo empleado en recorrerlo es un mínimo.

Para conocer más sobre la naturaleza de la luz nos tenemos que remontar hasta Isaac Newton (1642-1726), para muchos el mejor físico de la historia, hizo grandes progresos en el campo de la óptica, fabrico el primer telescopio relfector, descurbrio la dispersion de la luz blanca mediante prismas . En el año 1704 publica su obra “Opticks” donde estableze el modelo corupuscular de la luz, es decir, la luz estaba compuesta de particulas donde cada color correspondia a una massa distinta. No obstante, este fue uno de sus grandes errores, no consiguió explicar satisfactoriamente el fenomeno de la refrección, el cual lo explicaba por la mayor atracción que producia la matèria más densa, lo que llevaba a la contradicción de que la luz tenia que alcanzar mayores velocides n los medios más densos.

Dispersión

Un contemporaneo suyo, Christiaan Huygens (1629-1695), para explicar que era la luz, propuso un modelo ondulatorio en base a ondas que se propagaban en el èter, esto era una substancia extremadamente ligera que ocupaba todos los espacios vacíos como un fluido. Mediante esta teoria consigue explicar mucho mejor la reflexión y la refrección sin encontrarse con los problemas de Newton, no obstante su idea no consiguió calar entre los físicos de la época y fue la idea erronea de Newton la que perduró durante mucho tiempo.

Con el paso de los años se terminó acceptando la teoria de Huygens, además, se decubrieron interesantes fenomenos, como la luz infraroja, William Herschel (1738-1822), o la luz ultravioleta, Johann Wilhelm Ritter (1776-1810), la óptica dejaba de ser el estudio de aquello que se ve. El siguiente gran salto y útltimo por hoy, lo produce otro de los grandes físico de la historia: James Clerk Maxwell (1831-1879).

Este publica “Treatise on Electricity and Magnetism”, en este libro, uno de los más importantes de la historia, unifica todo el electromagnetismo, deduce que los campos electromagnéticos se comportan como ondas y al mesurar su velocidad deduce que es la misma que la de la luz. En resumen, descubre que la luz está formada por ondas electromagnéticas y este es el punto de unión con el siguiente capitulo. Como explicarles a los filosofos griegos que las mismas equaciones para explicar el magnetismo serivirian para explicar el comportamiento de la luz, y esto solo es el principio.

 

 

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One comment

  1. esto es un resumen?



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