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El desarrollo de la óptica moderna (continuación)

Lentes cóncavas y convexas

reinta años después de la muerte de Newton, John Dollond demostró que empleando combinaciones de lentes de diferentes tipos de vidrios se podía reducir notablemente la aberración cromática (Figura 25).

Actualmente, todos los lentes de las cámaras fotográficas, microscopios, telescopios de refracción y en general de todos los instrumentos ópticos, se construyen con corrección cromática.

Fig. 25 Corrección cromática lograda empleando dos o más lentes de diferentes tipos de vidrio

En oposición a la teoría ondulatoria de la luz de Huygens, Newton desarrolló la teoría corpuscular, según la cual los objetos luminosos emiten partículas o corpúsculos luminosos. La razón que daba era que la luz viaja en línea recta, como lo demuestra el hecho de que un objeto iluminado produce sombras. Las ondas sonoras, en cambio, dan vuelta alrededor de los obstáculos que encuentran, de manera que uno puede oír un ruido que se produce a la vuelta de una esquina. Grimaldi, Young y Fresnell encontraron que la luz sí se desvía un poco alrededor de los obstáculos que encuentra, lo que es difícil de explicar en una teoría corpuscular.

Para explicar la ley de la refracción de la luz, Newton necesitaba que la luz se propagara más aprisa en el agua que en el aire, que era lo opuesto a lo que necesitaba la teoría ondulatoria de Huygens. Se tuvo que esperar dos siglos para que el francés Foucault midiera la velocidad de la luz en el agua y le diera la razón a la teoría ondulatoria de Huygens.

Olaus Roemer (1644-1710)

Astrónomo danés. Fue la primera persona que midió la velocidad de la luz.

Galileo al descubrir los satélites de Júpiter observó que éstos se movían con precisión cronométrica, tanto que él trató de usarlos como un reloj de precisión que pudieran usar los marinos para determinar en alta mar su posición geográfica.

Al girar en sus órbitas, los satélites son eclipsados por Júpiter y vuelven a aparecer. Roemer observó con gran sorpresa que cuando la Tierra, al moverse en su órbita, se iba acercando a Júpiter, los eclipses llegaban progresivamente antes de lo esperado y cuando se iba alejando, los eclipses se retrasaban. La explicación de Roemer fue que cuando la Tierra y Júpiter se encuentran lejos, la luz que emiten sus satélites tarda más en llegar que cuando están cerca. De estas medidas obtuvo Roemer la velocidad con que se propaga la luz en el espacio.

Anteriormente hablamos de cómo Galileo y su ayudante trataron de medir la velocidad de la luz lanzándose señales luminosas desde dos colinas próximas y fallaron en su intento. Roemer encontró la manera de observar señales luminosas que le eran enviadas en tiempos precisos a través de una enorme distancia como es el diámetro de la órbita de la Tierra. Las "dos colinas" empleadas por Roemer le permitieron encontrar que la luz se propaga con una velocidad de 227 000 kilómetros por segundo. Las modernas determinaciones nos dan un valor de 299 792 kilómetros por segundo, pero la medida de Roemer no fue tan mala para ser la primera.

Roemer expuso su descubrimiento en 1676 en una reunión de la Academia de Ciencias de París. En l681 fue nombrado astrónomo real del rey Christiaan V de Dinamarca.

Tomas Young (1773-1829)

Físico inglés. Después de los trabajos de Huygens y Newton, el avance de la óptica fue insignificante durante más de un siglo. El gran prestigio de Newton hizo que la teoría corpuscular fuera la que contara con una mayor aceptación entre los físicos de esa época y que la teoría ondulatoria de Huygens se le diera menos importancia.

El mejor argumento en contra de la teoría ondulatoria era que la luz producía o luz o sombra y que por lo tanto no era como las ondas sonoras que daban vuelta alrededor de los obstáculos que encontraba, o sea que se comportaba como un haz de partículas.

Un físico italiano, Francisco Grimaldi (1618-1663), haciendo pasar un haz luminoso por dos pequeños orificios, uno después de otro, había encontrado que la luz se desviaba un poco, produciendo una serie de anillos y colores. A este fenómeno lo llamó difracción de la luz. Estos estudios tuvieron poca resonancia en su tiempo, mas ciento cincuenta años después los trabajos de Young, Arago y Fresnell, hicieron ver la importancia de este descubrimiento.

A Young le interesaba el estudio del sonido y había observado que cuando un sonido de cierta frecuencia o tono pasaba por dos orificios, a veces se reforzaba y a veces casi no se escuchaba. Esto lo explicaba haciendo ver que las ondas sonoras que provenían de los orificios en ciertos lugares se reforzaban y en otros se anulaban, o sea que tenían interferencias constructivas y destructivas. Este fenómeno puede verse materialmente si se realiza con ondas de agua en un tanque.

Lo importante fue que Young lo realizó con ondas luminosas. Hizo pasar la luz a través de dos pequeños orificios y observó en una pantalla franjas alternadas de luz y de sombra, como en el caso de las ondas sonoras o las ondas de agua. Estos estudios no fueron bien vistos por los científicos ingleses porque estaban en contra de la teoría corpuscular de Newton, y correspondió a los franceses Fresnell y Arago desarrollar la teoría ondulatoria de la luz.

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