Introducción
La óptica es una rama de la física, encargada de estudiar el comportamiento
de la luz. También se encarga de investigar sus características, que dió lugar
y sigue dando a múltiples discusiones entre los defensores de una naturaleza
corpuscular (defendida por Isaac Newton) y los defensores de una naturaleza
ondulatoria (defendida por Robert Hooke y Christian Huygens).
Los principales objetos de estudio dentro de la óptica son: la reflexión y la
refracción, las interferencias, la difracción, la formación de imágenes y la
interacción de la luz con la materia.
A través de la historia, la luz ha sido estudiada por pensadores, filósofos y
científicos. Como muestra:
- Durante la Edad Antigua el filósofo Empédocles y el matemático Euclides
escribieron tratados sobre óptica, en los cuales se trataba la propagación
rectilínea de la luz, la refracción y la reflexión.
- En la Edad Moderna, René Descartes hablaba sobre la propagación de la luz
a través de un medio físico elástico presente en todo el espacio, el éter,
como si fuera una onda de presión. En 1621, Willebrod Snell explicaba la
ley de la refracción, sobre la que también trabajó Pierre de Fermat, que
desarrollaba el principio del tiempo mínimo o principio de Fermat.
- Más tarde, Robert Hooke y Robert Boyle trabajaban sobre el fenómeno de
interferencia (o anillos de Newton). Francesco Maria Grimaldi observó el
fenómeno de la difracción, también comprobado por Robert Hooke.
- Isaac Newton observó la dispersión de la luz blanca.
- Olaf Römer midió por primera vez la velocidad finita de la luz durante
las observaciones que realizó en varios eclipses de Júpiter.
- Thomas Young enuncia el principio de interferencia en 1801. Consigue que
la comunidad científica en general acepte la teoría ondulatoria rechazada
por Isaac Newton.
- Étienne-Louis Malus describe la polarización por reflexión en 1808.
- Augustin-Jean Fresnel explica en la Academia de Paris la difracción
basándose en la teoría ondulatoria, 1818.
- Siglo XIX: se desarrolla la teoría del éter.
- James Clerk Maxwell especula que las ondas luminosas son
electromagnéticas, se abandona el pensamiento de ondas mecánicas enunciado
por Descartes tras ser comprobadas las especulaciones de Maxwell por
Heinrich Hertz en 1888.
- Finales del siglo XIX y principios del siglo XX: se desarrolla la teoría
cuántica de la luz ante la imposibilidad de que la teoría electromagnética
explique los procesos de emisión y absorción.
Dentro de la óptica distinguimos varios modelos, por orden creciente de
precisión:
- Óptica Geométrica: Será el que utilicemos en la simulación. Considera la
luz como un conjunto de rayos que cumplen el principio de Fermat.
Utilizamos medios homogéneos (lentes y espejos), la refracción y la
reflexión.
- Óptica Física u Óptica Electromagnética: La luz es una onda
electromagnética. Explica distintos fenómenos como son: la polarización,
reflectancia y transmitancia, interferencia, difracción y anisotropía.
- Óptica Cuántica: Es la más actual. Realiza estudios cuánticos de
interacción entre la materia y la luz (como ondas electromagnéticas).
Importancia de la dualidad onda-corpúsculo.