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Capítulo primero
1.0 Conceptos básicos de óptica
Dos teorías, combinadas entre sí, ilustran adecuadamente nuestros conocimientos actuales sobre la
luz. En primer lugar se desarrolló la teoría corpuscular, que sostenía que la luz estaba compuesta por
un flujo de partículas invisibles, o corpúsculos, emitidas por los objetos y captadas por el ojo. Se
consideraba que dichos corpúsculos emanabandirectamente de objetos luminosos (el sol, una llama
o el filamento incandescente de una bombilla eléctrica) y que se reflejaban en el ojo a partir de
objetos no luminosos.
1.1 Teoría de las ondas electromagnéticas
La segunda teoría, que quedó demostrada a finales del siglo XIX, mantiene que la luz es una onda
electromagnética. Hasta mediados del siglo XVII no empezó a desarrollarse la ideade que la luz
podía ser alguna forma de desplazamiento de ondas. En un primer momento, se pensó que la luz era
una vibración mecánica del éter (aire), pero las reflexiones posteriores llevaron a una mayor aceptación
de la teoría de las ondas electromagnéticas.
En la actualidad, los físicos admiten y aplican tanto la teoría corpuscular como la ondulatoria, puesto
que la primera explica un buennúmero de fenómenos relacionados con la luz, mientras que la otra
explica otros. Por lo general, y en relación con nuestro objetivo en esta obra, la propagación de la luz
(su desplazamiento, expansión o difusión) se explica mejor con la teoría de las ondas electromagnéticas
y, durante los siguientes capítulos, dedicaremos buena parte de nuestra atención a esta teoría.
1.2 Propagación de lasondas
Al dejar caer una piedra en una superficie de agua tranquila, creamos una serie de ondas que se
desplazan del centro hacia afuera, mientras que todas las gotas que participan en la onda tienen,
por separado, un movimiento ascendente y descendente. Este movimiento ascendente y
descendente de todas las gotas, combinado con la línea de desplazamiento del conjunto de la onda
propiamentedicha, se llama movimiento transversal. Las ondas electromagnéticas luminosas
emitidas desde una fuente de luz se desplazan prácticamente de la misma forma. Son ondas
transversales cuya dirección de vibración (movimiento ascendente y descendente) forma ángulos
rectos en relación con la dirección de propagación (desplazamiento)Si ahora tomamos un pequeño arco de cualquiera de estas ondas, tal comose muestra a
continuación, habremos determinado un frente de onda.
1.3 Longitud de onda
Este concepto relativo a las ondas nos proporciona un método apropiado para medir los distintos
colores de la luz: la longitud de onda. La longitud de onda es simplemente la distancia que ha
recorrido la luz al realizar una vibración completa: de A a C, de B a D, o de C a E, etc.
1.4 Frecuencia
Laslongitudes de onda más largas vibrarán un número de veces menor que las más cortas en
un intervalo de tiempo dado, lo que nos da un segundo factor de medida: La frecuencia. La
frecuencia es el número de vibraciones por segundo de una longitud de onda dada.
Tanto la longitud de onda como la frecuencia son de gran importancia para el cálculo de una
medida básica de la luz: la velocidad a la que sedesplaza. Buena parte de nuestros instrumentos
han sido diseñados para utilizar la variación de la velocidad de la luz en distintos medios, de modo
que la fórmula para calcular esta velocidad constituye, en parte, una base adecuada para nuestro
estudio. La fórmula es:
Después de calcular teóricamente cómo se desplaza la luz y cómo se mide dicho movimiento en
relación con la velocidad, nuestroproblema consistirá ahora en comprender la dirección del
desplazamiento.
3
= Velocidad
= frecuencia
= longitud de onda
dirección
depropagación4
1.5 Propagación rectilínea de la luz
La luz que emana de una fuente de luz se desplaza en todas direcciones y en líneas rectas. Esta
característica se conoce como propagación rectilínea de la luz (rectilíneo = que se desplaza en línea recta)....