Óptica

Universidad Nacional Autónoma de México.
Escuela Nacional Preparatoria N° 9 “Pedro de Alba”
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¿Qué es la óptica?
La óptica es la ciencia que estudia los orígenes, la propagación y la detección de la luz. En esta definición se entiende por luz no sólo la radiación electromagnética visible, sino también la infrarroja y la ultravioleta.
Podemos definir la óptica de acuerdo con laconvención de la Optical Society of America, para la cual es el estudio de la luz, de la manera como es emitida por los cuerpos luminosos, de la forma en la que se propaga a través de los medios transparentes y de la forma en que es absorbida por otros cuerpos. La óptica, al estudiar los cuerpos luminosos, considera los mecanismos atómicos y moleculares que originan la luz. Al estudiar supropagación, lógicamente estudia los fenómenos luminosos relacionados con ella, como la reflexión, la refracción, la interferencia y la difracción. Finalmente, la absorción de la luz ocurre cuando la luz llega a su destino, produciendo ahí un efecto físico o químico, por ejemplo, en la retina de un ojo, en una película fotográfica, en una cámara de televisión, o en cualquier otro detector luminoso.
Paranuestros propósitos inmediatos será suficiente saber que la luz es una onda electromagnética, como una onda de radio, con la única diferencia de que su frecuencia es mayor y por lo tanto su longitud de onda mucho menor. En el siguiente cuadro se comparan las longitudes de onda de la luz con las de las demás ondas electromagnéticas.
CUADRO 1. Espectro electromagnético

Tipo de ondaelectromagnética
Límites aproximados de sus longitudes de onda

Dominio
Ondas de radio y TV
1 000 m
0.5 m
electrónico
Microondas
50 cm
0.05 mm
 
Infrarrojo lejano
0.5 mm
0.03 mm
 
Infrarrojo cercano
30 m
0.72 m
Dominio óptico
Luz visible
720 nm
400 nm
 
Ultravioleta
400 nm
200 nm
 
Extremo ultravioleta
2 000 
500 
Física de
Rayos X
500 
1 
alta energía
Rayos gamma
1 .01 

donde las unidades usadas aquí son:
 
 
 
1 micra = 1 m = 10-6 m
 
 
1 ngstrom = 1  = 10-10 m
 
 
1 nanómetro = 1 nm = 10-9 m
 
 


Teorías sobre la naturaleza de la Luz.
La constitución de la luz ha sido uno de los grandes retos de la naturaleza a la inteligencia del hombre, quien ha tratado de explicar su naturaleza desde hace muchos siglos.
Teoría Corpuscular.
El primerintento serio de establecer una teoría física lo realizó Isaac Newton, quien supuso que la luz no era sino “un flujo de partículas que salían del cuerpo luminoso que al llegar al ojo lo estimulaban.” . Una buena teoría física debe ser capaz de interpretar los fenómenos conocidos, y en el momento de exponer Newton su teoría se requería la explicación de las leyes de reflexión y refracción. La leyde reflexión se pudo explicar sin ninguna dificultad, pero para poder explicar la refracción era necesario suponer un aumento brusco en la velocidad de la partícula en la dirección normal a la superficie en el momento que la luz penetra en el medio refractor. Ahora es posible comprobar que esto es totalmente falso, pero no era posible hacerlo en aquella época.
Teoría Ondulatoria.
Algunos añosdespués de que Newton postuló su teoría, fueron descubiertos los fenómenos de interferencia y difracción, echando por tierra dicha teoría. Estos fenómenos permitieron a Christian Huygens establecer su teoría ondulatoria, con la que era ya posible explicar la reflexión, la refracción, la interferencia y la difracción. El descubrimiento de la luz polarizada permitió además establecer que la luz erauna onda transversal que se propagaba en un medio desconocido al que llamó éter.

Bastante éxito obtuvo Huygens, pero aún quedaba por explicar qué tipo de onda era la luz. Mawell perfeccionó esta teoría suponiendo que una onda luminosa era una onda electromagnética es decir un campo eléctrico ondulatorio con un campo magnético también ondulatorio y perpendicular al eléctrico. Las ondas...