HISTORIA DE LAS IDEAS SOBRE LA LUZ

OPTICA GEOMÉTRICA

HISTORIA DE LAS IDEAS SOBRE LA LUZ

Historia de las ideas sobre la luz
Lee con atención el artículo sobre el desarrollo histórico de las diferentes teorías que el hombre ha utilizado para interpretar los fenómenos ópti­cos, luego realiza las actividades propuestas y contesta los interrogantes que al final se plantean.

La naturaleza de la luz (reseña histórica)
Si miramos en la actualidad el gran desarrollo que encierran los instrumentos ópticos de alta tecnología; telescopios, microscopios, cámaras que fotografían planetas del sistema solar, etc. y la gran precisión con que se realizan microcirugías, vemos cómo la humanidad en su proceso evolu­tivo ha recorrido un gran trecho desde la domes­ticación del fuego hasta nuestros días:

El hombre inicialmente se preguntó: ¿Porqué se ven los objetos que nos rodean? Algunos filóso­fos griegos, contestaron que la percepción de los objetos con los ojos era algo análogo hasta cierto punto, a la percepción por medio del tacto. Estos filósofos opinaban que de los ojos salía una espe­cie de tentáculos invisibles que se dirigían al objeto que miraban. Pero en la misma Grecia antigua se expresó también la opinión de que la luz procede de los cuerpos. Los cuerpos fueron divididos en dos grandes clases: los que emiten luz propia llamados fuentes de luz y los que la refle­jan llamados reflectores.

Los griegos estudiaron las sombras produci­das por los cuerpos opacos cuando se interponen entre una fuente luminosa y una superficie, con­cluyeron que la luz se propaga en forma rectilí­nea. Al analizar los rayos luminosos que pasan a través de un orificio pequeño de una cámara oscura destacaron otra propiedad importante de la luz, que los rayos que parten de objetos diferen­tes se cortan entre sí multitud de veces pero esto no impide que cada uno de los rayos se propague sin depender de los demás.

El principal adelanto técnico de los griegos relativo a la óptica se debe a Arquímedes, quien se desempeñaba como asesor militar del ejército griego, que se había aliado con los cartagineses en la guerra que éstos sostenían contra los romanos. Cuando la ciudad de Siracusa (Sicilia) fue sitiada durante más de tres años por las naves romanas, Arquímedes entre otros inventos ingeniosos, utilizó espejos cóncavos para concentrar los rayos solares en los barcos y así poderlos quemar.

Sin embargo debido a la superioridad numé­rica de los romanos, la ciudad cae y según cuenta Plutarco “Arquímedes estaba resolviendo un problema geométrico y un soldado que corrió ha­cia la ciudad para participar en el saqueo tropezó con él y le dijo que se quitase de su camino. Ar­químedes le contestó: “no me molestes, estoy tra­tando de resolver este problema” en vista de lo cual el soldado lo mató. De esta forma murió el último de los grandes sabios griegos y se inicia el gran reflujo cultural en Europa.

Óptica medieval

Los aportes a la óptica en la época medieval son debidos exclusivamente a los orientales y esto se produjo en su mayor parte como consecuencia de la medicina. El tratamiento quirúrgico de los males oculares produjo un renovado interés por su estructura.

Este conocimiento dio a los árabes la primera comprensión real de la dióptica, en el nuevo sentido de estudiar el paso de la luz a través de materiales transparentes; esto llevó a la creación de la óptica moderna. El cristalino del ojo indicó el modo de utilizar lentes de cristal para amplificar y leer es­pecialmente para los ancianos. El invento de mon­tar dichos lentes en armazones (gafas) vino después. La “Optical Thesaurus de Ibn al-Hart­ ham” (Alhazen) hacia el año 1038 fue el primer tratado científico serio y en él se basa la óptica medieval. La lente fue el prototipo de los telesco­pios, microscopio, cámara fotográfica y demás instrumentos ópticos de las épocas posteriores.

El empleo de los espejuelos dio un gran ímpetu al estudio de la óptica. Grosseteste, Roger Bacon y Dietrich de Friburgo, hicieron contribuciones científicas al explicar la acción de las lentes tanto al concentrar los rayos luminosos como al ampli­ficar los objetos. Lo que tuvo tal vez mayor impor­tancia fue que la demanda de espejuelos hizo surgir las artesanías de los talladores de lentes y de los fabricantes de gafas.

Según se considera fue uno de estos artesanos, Lippershey, quien inventó en 1608 el telescopio, combinando en su taller en forma casual las lentes.

La deficiencia práctica del telescopio, la abe­rración cromática y el perfeccionamiento de su funcionamiento fue el nuevo causante en el im­pulso de la óptica. El holandés Snell (1591-1626) descubrió la ley correcta de la refracción, de la cual se apropió después Descartes para explicarla en función de partículas de luz en movimiento, que necesitaban viajar con mayor velocidad en el cuerpo refractivo que en el aire (conclusión inco­rrecta) que produjo después mucha confusión. Con la ley de Snell la óptica pareció convertirse en parte de la geometría y en principio teóricamente se hizo posible la construcción de telescopios perfectos.
Sin embargo los telescopio en uso, seguían siendo imperfectos; la luz al pasar por las lentes refractaba de diferente forma siendo la luz roja la menos refractada y la luz azul la más refractada.

La solución a este problema de color fue encontrada por Newton.
Newton trato de eludir la dificultad de las imágenes con color evitando la refracción que las causaba, construyo el primer telescopio de reflexión. Pero se dedico a estudiar la refracción de los prismas retomando los estudios de Descartes.

Newton en sus estudios de óptica consideró otros tipos de colores distintos a los del arco iris, especialmente los que se producen por reflexión en capas delgadas, como los de aceite en agua. Así encontró el primer indicio de discontinuidad tanto en la materia como en como en la luz. Esta visión filosófica sobre la constitución atómica de la materia, lo hizo seguir a Descartes considerando atómica a la luz y a sus rayos como trayectoria de partículas que se reflejan igual que una bala al rebotar en un muro. Otros fenómenos que producen colores llevaron a una conclusión diferente Grimaldi (1618-1663) había estudiado antes que Newton los colores que se producen en los bordes de las sombras particu­larmente en orificios diminutos y en objetos muy delgados como los cabellos. También encontró que los rayos de luz no son completamente rectilíneos, sino que se desvían o difractan al pasar cerca de un objeto. Grimaldi consideró que estos fenóme­nos no son ondulatorios, como las ondas que se for­man en el agua o las vibraciones del sonido y atribuyó a los diferente ¿colores distintas longitu­des de onda como a las notas musicales.

Huygens desarrollo matemáticamente esta idea y demostró que la teoría ondulatoria de la luz puede explicar la difracción y los colores de las placas delgadas. Pero debido a la gran autoridad que Newton tenía, la teoría ondulatoria quedó re­legada y tuvo que espera más de un siglo para ser rehabilitada.

Tema de discusión

1. En cuanto a la óptica ha sido la técnica factor determinante en la ciencia, o al contrario, la ciencia factor determinante en la técnica.
2. El desarrollo cultural y científico se desplaza de Grecia al Medio Oriente, ¿cómo explicar este hecho histórico social y económicamente?
3. En la anterior lectura no se nombra al científi­co italiano Galileo Galilei, pueden ubicarlo históricamente y determinar la influencia que ejerció directa o indirectamente en el desarro­llo de la óptica.

Control de lectura

1. Resume brevemente el aporte de la civilización griega al estudio de la naturaleza de la luz.
2. Cita en cuáles temas de óptica el estudio de los árabes superó el conocimiento de los griegos.
3. ¿Qué error tuvo Descartes en la interpretación de la Ley de Snell?
4. En la óptica del renacimiento y post-renaci­miento, ¿qué científicos defendieron la teoría corpuscular y quiénes la ondulatoria?