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El desarrollo de la óptica moderna (continuación)

José von Fraunhofer (1787-1826)

ísico alemán. Estudió las diferentes propiedades ópticas de los vidrios, dependiendo de su proceso de fabricación. Fue el primero en usar rejillas de difracción (múltiples finos alambres paralelos colocados en un plano), que sustituyen a los prismas al descomponer la luz blanca en un espectro de colores. Desde ese tiempo se fabrican finas rejillas de difracción rayando placas de vidrio o metal con finos cortes de líneas paralelas.

Haciendo pasar la luz del Sol, primero por una rendija y después por un prisma, observó que el espectro solar está cruzado por numerosas líneas oscuras; él observó más de seiscientas.

De la misma forma observó que la luz de las estrellas tiene también líneas oscuras. Correspondió a Kirchhoff, medio siglo después, emplear estas líneas como un poderoso instrumento en las investigaciones físicas, químicas y astronómicas.

Armando Fizeau (1819-1896)

Físico francés. Fue el primero en medir la velocidad de la luz en la Tierra empleando fundamentalmente el método ideado por Galileo pero altamente perfeccionado. Antes que él, Roemer y Bradley habían medido esta velocidad empleando cada uno métodos astronómicos diferentes.

En 1849, Fizeau colocó en una colina una rueda dentada que giraba rápidamente; en otra colina, separada unos ocho kilómetros, colocó un espejo e hizo pasar un haz de luz a través de los dientes del disco giratorio que se reflejó en el espejo y regresó a la rueda dentada después de recorrer diez y seis kilómetros. Si se va aumentando la velocidad de la rueda dentada, habrá un momento en que no se vea la luz reflejada porque un diente lo impedirá. La velocidad de la luz se encontró dividiendo la distancia recorrida (diez y seis kilómetros) entre el tiempo empleado por un diente de la rueda en ocupar el hueco próximo. El valor hallado fue un cinco por ciento mayor al que ahora se considera como más preciso (Figura 27).

Fig. 27 (a) Método de Fizeau para determinar la velocidad de la luz, empleando una rueda dentada que giraba a gran velocidad

Fig. 27 (b) Método de Foucault para determinar la velocidad de la luz en el aire y en el agua, empleando un espejo que giraba a gran velocidad mientras que la luz va y viene del tubo, el espejo rotatorio gira un ángulo G y el rayo B a C forma un ángulo 2G, con la dirección del rayo inicial.

En el caso de las ondas sonoras, a cada tono corresponde una frecuencia (número de oscilaciones cada segundo). A un tono agudo, una frecuencia alta y a un tono grave, una baja.

Doppler observó (1842) que el silbato de un tren tenía un tono más agudo (mayor frecuencia) cuando se acercaba, que cuando se alejaba. En la actualidad, con tantos automóviles tocando sus bocinas al acercarse y alejarse de nosotros, todos hemos observado este fenómeno.

Teniendo en cuenta que la luz es, como el sonido, un fenómeno ondulatorio, a cada color le corresponde una frecuencia. Al rojo una frecuencia menor, al violeta mayor y frecuencias intermedias a los colores intermedios el arco iris.

Fraunhofer había encontrado que la luz del Sol y las estrellas al observarse a través de una rendija y un prisma (espectroscopio) tenían una serie de líneas oscuras y que a cada una correspondía una frecuencia definida.

Fizeau hizo ver que el efecto Doppler también debería producirse con las ondas luminosas y que si una estrella se aleja de nosotros la posición de las líneas del espectro debía de moverse hacia el rojo (disminuyendo su frecuencia) y al acercarse, correrse hacia el violeta. Este efecto ha sido una arma poderosa para estudiar el Universo que nos rodea.

Juan Bernardo Foucault (1819-1868)

Físico francés. Colaboró con Fizeau en la determinación de la velocidad de la luz, por medio de la rueda dentada, y poco tiempo después desarrolló su propio método.

Foucault sustituyó la rueda dentada por un espejo rotatorio. Se envía un haz luminoso al espejo rotatorio y durante un corto instante, cuando tiene una posición adecuada, la luz reflejada se dirige al espejo fijo que la regresa nuevamente al espejo rotatorio. Al llegar nuevamente al espejo rotatorio, éste habrá girado un cierto ángulo y se reflejará en una dirección diferente a la dirección en que se inició el experimento. Con estas medidas, Foucault midió la velocidad de la luz casi con el valor que se considera como el más exacto. Además, con este método no se requiere que el espejo fijo se encuentre muy lejos del espejo rotatorio y así pudo determinar la velocidad con que la luz se propaga en el agua.

De acuerdo con la teoría ondulatoria de la luz, ésta debe propagarse más lentamente en el agua que en el aire, y de acuerdo con la teoría corpuscular, al contrario. Foucault encontró que la teoría ondulatoria era la correcta.

Foucault se hizo famoso por haber ideado el péndulo que lleva su nombre y con él demostró que la Tierra gira alrededor de su eje (véase el capítulo sobre mecánica).

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