Fisica General Burbano

CAPÍTULO XXVI
ÓPTICA FÍSICA
XXVI – 1. Introducción histórica sobre la teoría ondulatoria de la
luz hasta J. C. Maxwell
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
Como ya se dijo, fueron Grimaldi y Hooke los iniciadores de la «teoría ondulatoria»
de la luz, consolidada por Huygens, contemporáneo de Newton, en
cierta manera detractor de esta teoría. ¿Ondas?, ¿partículas?, en cualquier
caso se estaba de acuerdo en que la velocidad de propagación de la luz era finita
aunque excesivamente grande. Fue Olaf Römer (1644-1710) también
contemporáneo de Newton, el primero que ideó un método de medida de la
velocidad de propagación de la luz, estudiando los eclipses de los satélites de
Júpiter. Estando Júpiter más alejado del Sol que la Tierra, tiene un año solar
extraordinariamente más largo que el terrestre; así, mientras la Tierra pasa de
T a T′ (medio año) Júpiter se desplaza muy poco sobre su órbita. Cada 24 horas
aproximadamente, se observa desde la Tierra un ocultamiento (eclipse) de
uno de los satélites de Júpiter tras este planeta. Es por lo tanto muy sencillo
Fig. XXVI-1.– Método de Römer para la medida de la velocidad
de propagación de la luz.
predecir la hora exacta en que se debe verificar el eclipse, cuando la Tierra
está en T′ transcurrido medio año desde el instante en que estaba en T. La
observación demuestra un retraso aproximado de 1 000 segundos, debido al
mayor camino (de T a T′) que la luz debe recorrer para llegar a la nueva posición de la Tierra.
Siendo el eje mayor de la órbita terrestre unos 296 000 000 km, se obtiene para la velocidad de la
luz: c ; 296 × 10 6 /10 3 = 3 × 10 5 km/s. Los cálculos que hemos hecho, no son exactamente los
que realizó Römer, fueron menos precisos, llegando en sus deducciones a un valor para c de
2,14 × 10 5 km/s.
A pesar del peso de la opinión de Newton, el sabio matemático Leonhard Euler (1707-1789)
publicó su «Teoría ondulatoria de la luz», y aunque no se le hizo mucho caso, volvió a proponer las
teorías de Huygens; en este sentido, trabajó en la corrección de la dispersión de la luz (aberraciones
cromáticas) en las lentes, apuntando la posibilidad de construcción de lentes con diferentes
medios, que presentarían una dispersión anulada; esta sugerencia fue recogida por John Dolland
(1706-1761), óptico londinense, que combinando el vidrio crown y el flint, logró construir una lente
acromática simple.
Fue Thomas Young (1773-1829), científico inglés, el que hizo renacer la teoría ondulatoria,
añadiendo a ella el llamado «principio de interferencia» y determinó los valores de la longitud de
onda de diferentes colores. Agustín Jean Fresnell (1788-1827), sintetizó las teorías de Huygens con
el principio de interferencia y fue con sus experiencias y trabajos teóricos el que llegó a explicar
mediante la teoría ondulatoria todos los fenómenos que presentaba la luz. Dominique Arago
(1786-1853) fue uno de los primeros en convencerse de la certeza de la teoría ondulatoria de Fresnell,
y a pesar de la crítica de hombres tan brillantes como Pierre Simon de Laplace (1749-1827) y
Jean Baptiste Biot (1774-1826), colaboró con Fresnell; sus experimentos relacionados con la polarización
de la luz, conjuntamente con Etienne Malus (1775-1812), descubrieron que la polarización
se hacía evidente en el fenómeno de la reflexión y, por tanto, no era exclusiva
de la refracción en medios cristalinos. Estos trabajos fueron decisivos
para establecer el carácter transversal de las ondas luminosas. Los descubrimientos
de Young, Fresnell, Arago y Malus, provocan, que hacia 1825, sólo
quedaran unos pocos partidarios tenaces de la teoría corpuscular. El golpe de
muerte a la teoría corpuscular, lo dieron los investigadores franceses Jean
Foucault (1819-1868) y Armand Fizeau (1819-1896), que idearon métodos
terrestres de medida de velocidad de la luz aplicables a diversos medios y demostraron
experimentalmente, que la velocidad de la luz en el aire es mayor
que en el agua. Pero no iba a transcurrir mucho tiempo para que la teoría
corpuscular resucitase con un vigor insospechado.
El método de Foucault (1862) es uno de los de más importancia y precisión
de todos los empleados en medir la velocidad de la luz. En esencia, consiste
en lo siguiente: un rayo de luz, procedente de un foco luminoso P (Fig.
XXVI-2), atraviesa una lámina semiplateada y encuentra a un espejo E que
lo desvía hacia otro E′; incide sobre éste normalmente y retornando en sentido
contrario, pero en la misma dirección, vuelve a reflejarse en E y en la lá-
Fig. XXVI-2.– Método de Foucault para la medida de la velocidad
de propagación de la luz.