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Historia de Los Fenomenos Opticos

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HISTORIA DE LOS FENOMENOS OPTICOS

El estudio de las distintas teorías que a lo largo de la Historia han surgido para interpretar
los fenómenos luminosos es un buen ejemplo que ilustra la evolución del método seguido
por los científicos: siempre abierto a cambios y sometido a la prueba definitiva de la
verificación experimental.

 MODELOS ORGANISISTA

Los primeros modelos físicos se basaban fundamentalmente en analogías sacadas del


comportamiento de los seres vivos de aquí que algunos autores califiquen a esta etapa
de la Ciencia con el término de organicista. La óptica era una rama de las Ciencias
Naturales.

Lo mismo que todas las demás ciencias la óptica evolucionó lenta y progresivamente hasta
llegar a ser lo que es hoy en día. Los autores de la antigüedad clásica no resolvieron el
dilema emisor-receptor al referirse a la naturaleza de la luz. No estaban de acuerdo sobre si
los rayos pasan del objeto al ojo o del ojo al objeto. Demócrito, Aristóteles,
Epicúreo y Lucrecio eran partidarios de la primera teoría, mientras que Euclides,
Empédocles y Tolomeo lo eran de la segunda. La idea de la emisión de rayos visuales fue
indudablemente útil y avanzada para su tiempo, ya que permitió elaborar una teoría
acertada de la formación de las imágenes en los espejos

 MODELO MECANISISTA

Sin embargo, a partir de Newton, la Física se hizo mecanicista en el sentido de que eran
modelos mecánicos, basados en materia y movimiento, los que surgían para interpretar los
hechos observados. Referente a esta tendencia es famosa la frase de Lord Kelvin: "Nunca
estoy satisfecho hasta que consigo el modelo mecánico de una cosa. Si puedo construir un
modelo mecánico, entiendo el fenómeno".

La cuestión de si la luz está formada por partículas o es un cierto tipo de movimiento


ondulatorio fue una de las más interesantes de la historia de la ciencia. Entre los defensores
de la teoría corpuscular se encuentra Newton. Con ella pudo explicar las leyes de la
reflexión y de la refracción. Defensores destacados de la teoría ondulatoria fueron Christian
Huygens, Robert Hooke y Thomas Young.

La concepción mecanicista del mundo, aunque en muchos casos puede ser una poderosa
ayuda para la imaginación, no es siempre válida y la historia de la Física ha demostrado
como a veces una fe demasiado grande en un modelo mecánico puede dar lugar a un
estancamiento en el progreso científico.
 MODELO CONCEPTUAL

La tendencia de la Física actual es cada vez mayor hacia esquemas conceptuales que parten
de imágenes mentales expresadas a veces en términos matemáticos. Esto, en cierta medida,
es una vuelta a la elaboración científica de los filósofos de la época del esplendor griego
(Platón y Aristóteles), aunque con una considerable diferencia que radica en la ausencia de
implicaciones metafísicas de la Física moderna, presentes, por otra parte, en todos los
razonamientos de los filósofos a que nos hemos referido.

Estas tres etapas que pueden señalarse en la evolución de la Ciencia Física aparecen
bastante claras en el estudio de los distintos procesos que han llevado a la idea que
actualmente se tiene sobre la naturaleza de la luz. En esencia sólo son dos los modelos que
se han dado para interpretar los fenómenos luminosos:

 el que considera a la luz como una partícula material (modelo corpuscular).


 el que considera a la luz como una onda de propagación (modelo ondulatorio).

Estos modelos se han considerado antagónicos, pero, sin embargo, en la actualidad se ha


llegado a una situación que en ciertos aspectos engloba ambas concepciones y las ideas que
han surgido en este campo, además de interpretar todos los fenómenos luminosos, han
abierto un nuevo panorama en la interpretación del mundo físico.

 HISTORIA EN LA ANTIGUA GRECIA

La historia de la Óptica geométrica e instrumental está relacionada con la historia de las


lentes, el descubrimiento de las leyes de la reflexión y de la refracción y de la formación de
las imágenes. Resulta interesante conocer cómo se inventaron y desarrollaron los primeros
instrumentos ópticos, como el telescopio, el microscopio y el espectroscopio ya que la
mayoría de los instrumentos ópticos posteriores son modificaciones de éstos.

No se conocen con mucha precisión las nociones que se tenían de la Óptica en la


antigüedad. En los restos de antiguas civilizaciones se encontraron objetos que nos dan una
idea de los intereses de los hombres por los fenómenos ópticos. En los restos de las tumbas
egipcias aparecieron restos de espejos metálicos que probablemente servían para desviar los
rayos del sol. Las lentes positivas fueron usadas como lupas desde tiempos muy remotos.
Los hallazgos arqueológicos demostraron que fueron utilizadas para hacer las pequeñas
inscripciones que aparecieron en objetos hallados en las esfinges de la Tumba de Minos, en
Egipto. En Pompeya se halló una lente de 5 cm. de diámetro y se sabe que 3000 años a. C.
en Mesopotamia se hacían lentes plano-convexas y biconvexas (algunas se conservan en
museos como el de Berlín). Lo mismo ocurría en Creta donde se utilizaban como objetos
sagrados para encender el fuego.

En el siglo XV antes de Cristo, durante el reinado de Tumes III, aparecen los primeros
vasos de vidrio y esmaltes artísticos de este material. La relación entre el vidrio y la óptica
es importantísima.
En el SIGLO VI a. C. Confucio (China entre el 551 y el 479 a. C.) habla de un zapatero que
usaba "vidrios" en los ojos. Esto hace suponer el uso de este material como decorativo o
medicina y Empédocles de Agrigento (Sicilia hacia el año 495 a.C.) menciona por primera
vez el campo visual.

EN EL SIGLO V A. C. los griegos, romanos, árabes... conocían las propiedades de los


espejos, cauterizaban las heridas con lentes positivas y para encender usaban unas esferas
de vidrio llenas de agua llamadas "cristales encendedores". Quizá la primera lente que hubo
en el mundo fue la que construyó Aristófanes en el año 424 a. C. con un globo de vidrio
soplado, lleno de agua. Sin embargo, su propósito no era la de amplificar imágenes, sino la
de concentrar la luz solar.

Los matemáticos griegos se preocuparon también por la óptica en sus aspectos geométricos.
En los escritos del gran geómetra alejandrino Euclides (siglo IV-siglo III), "Óptica" y
"Catróptica", aparecen observaciones geométricas tan importantes como la propagación
rectilínea de la luz, que él consideraba como un tentáculo lanzado desde el ojo hasta el
objeto.

o Arquímedes (287 -212), según cuenta la tradición, defendió su ciudad natal,


Siracusa, empleando espejos "ustorios", que son espejos cóncavos de gran tamaño,
para concentrar los rayos del Sol en los barcos enemigos y quemar las naves de los
romanos. Hace unos 4 años científicos británicos realizaron un experimento para
comprobar si era posible y descubrieron que para que un barco se incendiara se
necesitaba un espejo de 420 metros cuadrados, espejo que era totalmente imposible
construir en su época.
Los filósofos de la antigua Grecia idearon teorías sobre la naturaleza de la luz en las
que confundían la luz con el fenómeno de la visión. Según decían los pitagóricos "la
visión es causada por la proyección de imágenes lanzadas desde los objetos hacia
los ojos". Por el contrario, los platónicos afirmaban que la sensación visual se
produce cuando los "haces oculares" enviados desde los ojos chocan con los
objetos. El griego Epicuro (341 a.C.-270 a. C.) dice que "de los objetos brotan
partículas que hieren los ojos e impresionan la vista". Conocía la ley de la reflexión
de la luz, como lo expresa Lucrecio en su libro "De la naturaleza de las cosas"
donde se dice claramente que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de
reflexión. También habla de la refracción de la luz, indicando que una varilla,
parcialmente sumergida en el agua se ve quebrada, pero no ofrece ninguna
explicación del fenómeno.
o Aristóteles (284-348 a.C.) rechazaba estas dos teorías de la visión y proponía que el
medio existente entre el objeto y el ojo desempeñaba un papel esencial. Decía que
cuando este medio (que puede ser o aire o agua, por ejemplo) está en reposo hay
oscuridad pero que, excitado por la "lumbre" de un objeto, el medio pasa al estado
activo y se vuelve transparente. Los colores del objeto pueden entonces viajar hasta
nuestros ojos. Según sea el "estado de actividad" del medio los colores varían.
Aristóteles es el primero en mencionar la vista corta y la vista larga.
o Séneca (3 a 65 d.C.) fue el primero en mencionar la capacidad amplificadora de las
lentes convergentes al describir como se veían las cosas a través de un globo de
vidrio lleno de agua. Describe los colores que se ven a través de un prisma
transparente.
o Herón (siglo II a. C. Alejandría) era mecánico y constructor de máquinas. Estudió
los espejos de diversas formas: planos, cóncavos y convexos, y logró fusionar en
una las dos leyes de la reflexión especular: "El rayo, sea o no reflejado, sigue
siempre el camino más corto entre el objeto y el, ojo." (Esta afirmación fue recogida
en el siglo XVIII por Fermat de manera más general).
o El astrónomo Claudio Tolomeo (siglo II d.C. Alejandría), en su “Libro quinto de
óptica” informa de la construcción de un aparato para medir con exactitud los
ángulos de incidencia y de refracción e intentó obtener una relación entre los
ángulos de incidencia y de refracción, aunque no logró formular las leyes. Escribió
tablas de valores para diversos medios transparentes y sostuvo que los rayos que
llegan de las estrellas se refractan en el aire, por lo cual la dirección observada
difiere de la real.
o Aetius de Amida (siglo VI), educado en la Universidad de Alejandría, menciona la
miopía en sus escritos científicos designándola como "Vista Corta" y haciendo la
observación de que algunos miopes tienen los ojos saltones.

En la Edad Media sólo los árabes hicieron estudios sobre la óptica ya que una de las ramas
de la medicina islámica más desarrollada fue el estudio de las enfermedades de los ojos
debido a lo cual se interesaron especialmente por su estructura. Los físicos árabes
entendieron la dióptrica en el sentido de "paso de la luz por los cuerpos transparentes”,
llegándose a partir de ahí a la fundación de la óptica moderna. El cristalino indicó el modo
de emplear lentes de cristal o de vidrio para ampliar la imagen o para leer, especialmente
los ancianos. En las lentes tenemos la primera prolongación del aparato ocular humano.

Destacó sobre todo el físico iraquí Al-Haitham, (965-1039) conocido en occidente


como Alhazen. Es considerado el padre de óptica moderna. Fue uno de los físicos más
eminentes y sus aportaciones al sistema óptico y a los métodos científicos fueron enormes.
Hizo importantes adelantos en la óptica de lentes y de espejos, realizó numerosos estudios
(sombras, eclipses, naturaleza de la luz) y experimentos, y descubrió las leyes de la
refracción. Realizó también las primeras experiencias de la dispersión de la luz en sus
colores. Fabricó lentes, construyó equipos parabólicos como los que ahora se usan en los
modernos telescopios y estudió las propiedades del enfoque que producen. Estuvo a punto
de descubrir la teoría del aumento de las lentes que fue desarrollada en Italia tres siglos más
tarde. Estudió la propiedad que tienen los vidrios de caras curvas de aumentar las
dimensiones de los objetos y experimentó con garrafas de vidrio llenas de agua la
refracción de los rayos en un medio transparente. Fue el primero en describir exactamente
las partes del ojo y dar una explicación científica del proceso de la visión. Contradiciendo
la teoría de Tolomeo y de Euclides de que el ojo emite los rayos visuales a los
objetos, él considera que son los rayos luminosos los que van de los objetos al ojo. Sus
experimentos se aproximaron mucho al descubrimiento de las propiedades ópticas de las
lentes. Construyó equipos parabólicos como los que ahora se usan en los modernos
telescopios y estudió sus propiedades de enfoque

Fue el primero en analizar correctamente los principios de la cámara oscura que consiste en
un cuarto o cajón oscuro que tiene en una de sus paredes un pequeño orificio. En la pared
opuesta se forma una imagen invertida de los objetos exteriores. Este aparato es el
antecesor de la moderna cámara fotográfica.

IMAGEN DE LOS FENOMENOSOPTICOS ENCONTRADOS


EN LA TIERRA

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