FISICA OPTICALINEA DEL TIEMPO DE

LA LUZ

FACULTAD DE INGENIRIA MOCHIS (UAS)

FISICA I

ÓPTICA LINEA DEL TIEMPO DE LA LUZ

PROFRA. MARIA DEL PILAR MADRID SOLIS

CASTRO BARRERAS JOSE EDUARDO

ING. GEODESIA

LUZ

El concepto luz se define como una onda electromagnética compuesta por fotones (partículas energizadas), cuya frecuencia y energía determinan la longitud de onda de un color que puede ser percibido por el ojo humano. El concepto es estudiado por la física, específicamente una ciencia a la que llaman óptica, que aborda el comportamiento, características y manifestaciones de la luz.

¿Qué es la luz? Todos sabemos que la luz es "algo" mediante lo

cual vemos. Pero para un físico actual o para un filósofo de la antigüedad, esta definición es muy elemental.

Los sabios de todas las épocas han tratado de responder a esta pregunta. Los griegos suponían que la luz emanaba de los objetos, y era algo así como un "espectro" de los mismos, extraordinariamente sutil, que al llegar al ojo del observador le permitía verlo.

HISTORIA DE LA LUZAl principio, lo único que existía era el Caos. El

caos era un lugar vacío, era el espacio, la nada. El caos era como "un estado de confusión" según los estoicos; el caos era el lugar dispuesto para la creación del todo. El Caos dio origen a la noche y a las tinieblas, quienes a su vez dan origen a Éter (aire claro) y Hemera (día). Aquí se resalta cómo la luz se originó de la obscuridad “el día y el aire claro nacen de la noche y las tinieblas”.

Las primeras aportaciones conocidas son las de Lepucio (450 a.C.).perteneciente a la escuela atomista, que consideraban que los cuerpos eran focos que desprendían imágenes, algo así como halos oscuros, que eran captados por los ojos y de éstos pasaban al alma, que los interpretaba.

Los partidarios de la escuela pitagórica afirmaban justamente lo contrario: no eran los objetos los focos emisores, sino los ojos. Su máximo representante fue Apuleyo (400 a.C.); haciendo un símil con el sentido del tacto, suponían que el ojo palpaba los objetos mediante una fuerza invisible a modo de tentáculo, y al explorar los objetos determinaba sus dimensiones y color.

Herón de Alejandría filósofo que vivió doscientos años antes de Cristo, observó que un rayo de luz incidiendo sobre un espejo se refleja siguiendo un ángulo igual al que el rayo tenía al llegar a dicho espejo. Esta observación sagacísima en aquella época, constituye una de las leyes de la óptica.

Dentro de la misma escuela, Euclides (300 a.C.) introdujo el concepto de rayo de luz emitido por el ojo, que se propagaba en línea recta hasta alcanzar el objeto.

El árabe Ajasen Basora (965-1039) opinara que la luz era un proyectil que provenía del Sol, rebotaba en los objetos y de éstos al ojo.

Es Newton el que formula la primera hipótesis seria sobre la naturaleza de la luz.

Según Newton, las fuentes luminosas emiten corpúsculos muy livianos que se desplazan a gran velocidad y en línea recta. Podemos fijar ya la idea de que esta teoría además de concebir la propagación de la luz por medio de corpúsculos, también sienta el principio de que los rayos se desplazan en forma rectilínea.

Isaac NewtonTelescopio construido por Newton

Se la conoce como teoría corpuscular o de la emisión. A finales del siglo XVI, con el uso de lentes e instrumentos ópticos, empezaran a experimentarse los fenómenos luminosos, siendo el holandés Willebrord Snell, en 1620, quién descubrió experimentalmente la ley de la refracción, aunque no fue conocida hasta que, en 1638, René Descartes (1596-1650) publicó su tratado: Óptica.

Descartes fue el primer gran defensor de la teoría corpuscular, diciendo que la luz se comportaba como un proyectil que se propulsaba a velocidad infinita, sin especificar absolutamente nada sobre su naturaleza, pero rechazando que cierta materia fuera de los objetos al ojo.

René Descartes

Modelo ondulatorioPropugnada por Christian Huygens en el

año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido.

Christian Huygens

En 1670, por primera vez en la historia, el astrónomo danés Olaf Roemer pudo calcular la velocidad de la luz.

Roemer realizó sus primeros cálculos cuando la tierra se encontraba entre el Sol y Júpiter; pero cuando observó el retraso en el eclipse era el Sol quien se encontraba entre la Tierra y Júpiter.

Por lo tanto la luz debía recorrer una distancia suplementaria de 299.000.000 Km., que es el diámetro de la órbita terrestre, por lo tanto:

Vel. Luz = Diam. Órbita terrestre 299.000.000 Km / Atraso observado 996 seg. = 300.200 Km/seg.

En 1814 la teoría de Fresnel explicó la birrefringencia, la luz polarizada, la polarización circular, la elíptica y todas las predicciones que se derivaban de ella se veían confirmadas por la experiencia. Hacia 1850 la teoría ondulatoria era ya universalmente aceptada y un experimento le dio el triunfo definitivo: Foucault midió en su laboratorio la velocidad de la luz y confirmó la predicción de Huygens; la velocidad de la luz en el agua es 3/4 de su velocidad en el aire.

Foucault (1819 – 1868) al medir la velocidad de propagación de la luz a través del agua. Ello fue de gran interés, ya que iba a servir de criterio entre la teoría corpuscular y la ondulatoria.

Pitágoras supuso que la luz se componía de una serie de partículas pequeñísimas, emitidas en línea directa por los cuerpos visibles. esta intuición, más que teoría sustentada hace casi dos mil quinientos años, solo fue superada por la de Aristóteles, según el cual los elementos constituyentes de la luz se trasladaban del objeto hasta el ojo mediante un movimiento ondulatorio.

En 1924 Louis de Broglie presentó su tesis doctoral, en la que establecía que si la luz tenía naturaleza corpuscular los corpúsculos deberían tener naturaleza ondulatoria. Así un electrón tendría una onda asociada de longitud de onda:

l =h/m . v

FIN