Instrumentos relacionados con Óptica

A la parte de la física que estudia los fenómenos luminosos se le denomina Óptica. El estudio de la luz ya interesó a los filósofos de la Grecia clásica, pero las principales hipótesis sobre su naturaleza aparecieron a finales del siglo XVII y principios del XVIII, con Huygens y Newton. El primero de ellos en  su obra Tratado de la luz publicada en 1690, y el segundo en su Óptica publicada en 1704.

Para Huygens la luz era una perturbación ondulatoria, constituida por ondas longitudinales mecánicas como lo eran las ondas sonoras, y a semejanza con éstas necesitadas de un medio material para poder propagarse, el éter. Una de las dificultades de esta teoría era el hecho de que no se hubieran observado en esa época fenómenos típicamente ondulatorios como la difracción, hoy en día sabemos que la luz si que sufre ese fenómeno pero que dada la pequeña longitud de onda asociada a las ondas luminosas es difícil de observar.

Para Newton la luz presentaba naturaleza corpuscular. Los focos luminosos emitían partículas diferentes para cada color y que se propagaban en todas las direcciones del espacio y en línea recta. Tuvo también algunas dificultades para explicar los fenómenos de reflexión y refracción simultáneos y hubo de admitir que la velocidad de estos corpúsculos era mayor en los medios más densos, cosa que después se comprobó que no era cierta.

Ante estas dos opciones y dada la reputación de Newton se impuso su teoría corpuscular y empiezan a desarrollarse aparatos para poner de manifiesto de forma experimental los diferentes fenómenos relacionados con la luz, como el Aparato de Silberman para observar la reflexión o multitud de prismas para descomponerla y observar los fenómenos de dispersión.

El descubrimiento a lo largo del siglo XVIII de nuevos fenómenos luminosos y, sobre todo, el de las interferencias, hizo que Young y Fresnel volvieran sobre la teoría ondulatoria. También poco después Foucalt midió la velocidad de la luz en el agua, comprobando que era menor que en el aire con lo que invalidaba la justificación de Newton para la refracción.

En la segunda mitad del siglo XIX Maxwell propuso su teoría electromagnética sobre la luz, según la cual no se trataba de ondas mecánicas similares a las del sonido, sino de la propagación sin soporte material alguno de campos eléctricos y magnéticos mutuamente perpendiculares entre si y a la dirección de propagación. Consideraba así que la luz era una onda electromagnética. Parecía a finales del siglo XIX que la cuestión de la naturaleza de la luz quedaba perfectamente resuelta.

A finales del siglo XIX Hertz descubre el efecto fotoeléctrico y en 1905 Einstein para explicarlo vuelve a la teoría corpuscular e introduce el concepto de fotón haciendo uso de la hipótesis cuántica de Planck. Parece ser que la luz unas veces se comporta como una onda y otras como una partícula, concretamente cuando las ondas luminosas interaccionan con la materia es cuando se hace necesario acudir a la naturaleza corpuscular para poder estudiar lo que sucede. El físico francés Louis de Broglie extendió esa idea de la doble naturaleza onda-corpúsculo a toda la materia en general y en concreto a los electrones, estableciendo así una de las bases de la física moderna.