Antecedentes de óptica

Euclides (c. 260 a.C) Óptica: Primera referencia a la refracción. Tratamiento geométrico y teoría fisiológica (emanaciones del ojo al objeto)

Herón ( c. 50) Catóptrica: reflexión

Ptolomeo (c.160) Óptica (perdida) :teorías cualitativas de la refracción

Alhacen Perspectiva (965-1040) Matemático persaPrimera alternativa de rayos exteriores

Witelo (1270) Perspectiva Tabulación de ángulos de incidencia y refracción

Dietrich de Freiberg ( h. 1240-1310)(h. 1305) Explicación cualitativa del arco iris

La ciencia de la óptica

Kepler (1611) Dioptrice : teoría de la refracción

Willebrord Snel van Royen (1580-1626) Snellius. Astrónomo y matemático. Cyclometria sive de circuli dimensione (1621) Ley de la refracción (de Snell).

i r

t

Rayo incidente Rayo reflejado

Rayo transmitido

Normal

FronteraMedio (1)

Medio (2)

b)

sin

sin

i r

i i

t f

v

v

Luz blancaRojo

Violeta

Efecto de la refracción enun prisma

Espejismo debido a la refracción de la luz en el aire con un índice de refracción variable originado por las diferencias de temperatura

Pierre de Fermat (1601-1665) Matemático (1658) Principio de Fermat (tiempo mínimo)Último teorema de Fermat, demostrado por Andrew Wiles en 1994

Christiaan Huygens (1629-1695) Astrónomo, matemático y físico(1690) Tratado sobre la luz: Principio de Huygens

Isaac Newton (1704) Optics : Naturaleza corpuscular de la luz. Estudio del color con prismas. Lentes y anillo de Newton

Thomas Young (1773-1829) Físico, médico y egiptólogo(1800) Teoría ondulatoria de la luz

Experimento de Young, piedra de Rosetta, astigmatismo

Augustin Jean Fresnel (1788-1827) Físico(1810) Desarrollo de la teoría ondulatoria

polarización, difracción, lente de Fresnel

Lente de Fresnel de un faro

¿Qué son las ondas?Fenómeno casi universal

requieren: impulso externo de energía respuesta elástica

1 En la materia – sonido - de superficie - elásticas

2 En el vacío – ondas electromagnéticas

Se propaga la energía y el momento,¡ pero no la materia, que sólo oscila !

Propiedades: Velocidad constanteInterferencia

Onda transversal en una cuerda

Onda longitudinal en un muelle

t

),(0txy

X

),( 0txy

1x 2x

T

01t 2t

a)

b)

Componente espacial: definición de longitud de onda (λ)

Componente temporal: definición de período(T) y frecuencia(1/T)

RELACIÓN DE LA ONDA CON LA FUENTEEMISORA, CON EL MEDIO Y CON EL DETECTOR

La fuente determina la frecuencia y la amplitud (intensidad)

El medio determina la velocidad y, por tanto, la longitud de onda

Un cambio de medio implica igual frecuencia y cambio de velocidad y de longitud de onda

v fT

Ondas sonoras en el aire

Nota la central (440 Hz) de dos instrumentos distintos

Detección: Sonido – tono, timbre, intensidadLuz – color (frecuencias), intensidad

Interferencia constructiva

Interferencia destructiva

a)

b)

+

+ =

=

Interferencia de ondas

),( txE

Y

Z X),( txB

Onda electromagnética polarizada

Polarizador

Joseph von Fraunhofer (1787-1826)Aprendiz de óptico y físico(1815) red de difracción

rayas de Fraunhofer

1 = 488,0 nm

2 = 632,8 nm

21 1

22 2Difracción por una rendija estrecha de luz de dos longitudes de ondadistintas

Difracción por dos aberturas circulares

Christian Doppler (1803-1853)(1842) Efecto Doppler

Velocidad de las estrellas

Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Físico(1859) las rayas de Fraunhofer son de elementos químicos: Comienzo de la espectroscopía(1863) Investigaciones sobre el espectro solar y los espectros de los elementos químicosLeyes de Kirchhoff (circuitos eléctricos)Ley de Kirchhoff (radiación)

Espectro del átomo de hidrógeno

Ole Roemer (1644-1710) Astrónomo(1679) Eclipses de Io

La medida de la velocidad de la luz

V = 230.000 km/s

James Bradley (1693-1762) Astrónomo. Director del observatorio de Greenwich(1727) : medida de la aberración estelar295.000 km/s

Principio de la aberración estelar

Louis Fizeau (1819-1896) Físico(1849) Primera medida de la velocidad de la luz con experimento terrestre315.000 km/s

Léon Foucault (1819-1868) Astrónomo, matemático y físico. Péndulo de Foucault, corrientes de Foucault(1850) Mejoró la medida de Fizeau: 300.000 km/sValor actual 299.792, 458 km/s

Albert Michelson (1852-1931) Físico. Premio Nobel (1907). Interferómetro. Velocidad de la luz. Determinación del diámetro de Betelgueuse.Edward Morley (1838-1923) Químico. Experimento de Michelson-Morley: velocidad de la Tierra respecto del “éter”.