Tratado de la luz -Treatise on Light

Tratado de la luz
Web Huygens690.jpg
Autor Christiaan Huygens
Idioma francés
Género Óptica
Publicado 1690

Tratado de la luz : en el que se explican las causas de lo que ocurre en la reflexión y la refracción ( francés : Traité de la Lumière : Où font expliquées Les cause de ce qui luy llegan Dans la Reflexion & Dans la Refraction ) es un libro escrito por holandés el erudito Christiaan Huygens que se publicó en francés en 1690. El libro describe la concepción de Huygens de la naturaleza de la luz que hace posible explicar las leyes de la óptica geométrica como se muestra enla Dioptrique de Descartes , que Huygens pretendía reemplazar.

A diferencia de la teoría corpuscular rival de Newton , que se presentó en Opticks , Huygens concibió la luz como una serie irregular de ondas de choque que avanza con una velocidad muy grande, pero finita, a través del éter, similar a las ondas sonoras . Además, propuso que cada punto de un frente de onda es en sí mismo el origen de una onda esférica secundaria, un principio conocido hoy como el principio de Huygens-Fresnel . El libro se considera un trabajo pionero de la física teórica y matemática y el primer relato mecanicista de un fenómeno físico inobservable.

Visión general

Las ideas de Huygens sobre la luz se originaron en su trabajo inédito sobre las propiedades de las lentes y sus configuraciones titulado Dioptrica , que comenzó en 1652. En 1672, el problema de la extraña refracción del cristal de Islandia creó un rompecabezas con respecto a la física de refracción que quería Huygens. resolver. Huygens finalmente pudo resolver este problema por medio de ondas elípticas en 1677 y confirmó su teoría mediante experimentos solo después de reacciones críticas en 1679.

Su explicación se basó en tres hipótesis: (1) dentro del cristal hay dos medios en los que proceden las ondas de luz, (2) un medio se comporta como éter ordinario y transporta el rayo normalmente refractado, y (3) la velocidad de las ondas en el otro medio depende de la dirección, de modo que las ondas no se expanden en forma esférica, sino como elipsoides de revolución; este segundo medio lleva el rayo anormalmente refractado. Al estudiar la simetría del cristal, Huygens pudo determinar la dirección del eje de los elipsoides y, a partir de las propiedades de refracción del rayo anormal, estableció la proporción entre los ejes. Calculó la refracción de los rayos en secciones planas del cristal distintas de los lados del cristal natural, y finalmente verificó todos sus resultados experimentalmente.

Huygens tenía la intención de publicar sus resultados como parte de Dioptrica , pero decidió separar su teoría del resto del trabajo en el último minuto, marcando la transición de la óptica geométrica a la óptica física .

Medio de propagación

Origen de las ondas de luz como se muestra en el Tratado de la luz

En el primer capítulo, Huygens describe la luz como una perturbación que se mueve en un medio material de naturaleza desconocida que él llama etéreo y que es diferente del que propaga el sonido. Esta materia etérea está compuesta por partículas elásticas de materia que chocan según las leyes que descubrió en 1669. En el tercer capítulo, Sobre la refracción , cuestiona la forma en que la luz se difunde en líquidos y sólidos transparentes. En el primero, no hay problema en concebir que las partículas en el líquido puedan moverse y transmitir perturbaciones lumínicas.

Sin embargo, la propagación de la luz en sólidos como el vidrio o los minerales translúcidos no se explica tan fácilmente. Considera que la estructura de la materia sólida es atómica: "esta solidez no es lo que nos parece, siendo probable que estos cuerpos estén más bien compuestos por partículas que sólo se colocan una al lado de la otra [...] por su rareza [su baja densidad] aparece por la facilidad con que la materia de los vórtices del imán pasa a través de ellos, o la que provoca la gravedad [...] Queda por tanto que se trata, como se decía, de conjuntos de partículas que se tocan entre sí sin componer un sólido continuo ". Por tanto, las ondas de luz pueden pasar de una partícula a otra sin que estas se desplacen.

Una segunda forma de ver el problema de la penetración de la luz en sólidos o líquidos es considerar que no son las partículas del medio transparente las que transmiten la luz, sino las partículas de materia etérea las que impregnan los intersticios de la materia sólida o líquida. o incluso un vacío, ya que la luz atraviesa el vacío creado en la parte superior del barómetro de Torricelli : “La rareza de los cuerpos transparentes, por lo tanto, como hemos dicho, es fácil imaginar que las ondas pueden continuar en la materia etérea que llena el intersticios de las partículas ”. Finalmente, Huygens considera un tercer tipo de propagación que sería una combinación de los dos primeros.

Velocidad de la luz

Huygens retoma la concepción temporal de Pierre de Fermat . Considera que el "temblor" que produce ondas de luz se mueve necesariamente a una velocidad finita, incluso si es muy alta. Este punto es muy importante porque sus demostraciones se basan en la equivalencia de tiempos de viaje en diferentes caminos.

Informa que el astrónomo danés Ole Christensen Rømer le dijo que la velocidad de la luz es al menos 100.000 veces más rápida que la velocidad del sonido, y posiblemente seis veces mayor. En este último caso, la velocidad encontrada por Rømer (214.000 km / s ) fue del mismo orden de magnitud que la velocidad de la luz admitida hoy.

Legado

Refracción de ondas a la manera de Huygens

El Tratado de la luz de Huygens proporciona una explicación cualitativa de la propagación de ondas esféricas y planas, y de ellas deriva las leyes de la reflexión y la refracción. Aunque la integridad del análisis de Huygens es impresionante, no pudo comprender el efecto que ahora reconocemos como polarización , que ocurre si el rayo refractado se dirige a través de un segundo cristal cuya orientación varía. Tampoco abordó una serie de cuestiones, como la aberración cromática y el color , ambas explicadas por Newton, aunque las había experimentado mientras construía sus telescopios.

Las ideas de Huygens serán retomadas y desarrolladas de forma independiente por Augustin-Jean Fresnel en su Mémoire sur la Diffraction de la Lumière (1818) para explicar la interferencia y difracción de la luz, lo que lleva al principio de Huygens-Fresnel .

Ver también

Referencias

enlaces externos