Quien era Fraunhofer
Como científico, ingeniero y emprendedor alcanzó logros como
el descubrimiento de las "líneas de Fraunhofer" en el espectro óptico
de la luz del sol, inventó un nuevo método de manufactura de lentes e inició un
negocio de producción de vidrio para microscopios y telescopios.
También inventó la retícula de difracción transformando así
la espectroscopia de arte a ciencia, demostrando el modo exacto de medir la
longitud de onda de la luz. Fue el primero en darse cuenta de que los espectros
de Sirio y de otras estrellas brillantes eran distintos entre sí y del Sol,
iniciando de ese modo la espectroscopia estelar
Óptica geométrica
En física, la óptica geométrica parte de las leyes
fenomenológicas de Snell de la reflexión y la refracción. A partir de ellas,
basta hacer geometría con los rayos luminosos para la obtención de las fórmulas
que corresponden a los espejos, dioptrio y lentes , obteniendo así las leyes
que gobiernan los instrumentos ópticos a que estamos acostumbrados.
La óptica geométrica usa la noción de rayo luminoso; es una
aproximación del comportamiento que corresponde a las ondas electromagnéticas
(la luz) cuando los objetos involucrados son de tamaño mucho mayor que la
longitud de onda usada; ello permite despreciar los efectos derivados de la
difracción, comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz.
Esta aproximación es llamada de la Eikonal y permite derivar
la óptica geométrica a partir de algunas de las ecuaciones de Maxwell.
Si un rayo de luz que se propaga a través de un medio
homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, parte de la
luz es reflejada y parte entra como rayo refractado en el segundo medio, donde
puede o no ser absorbido. La cantidad de luz reflejada depende de la relación
entre los índices de refracción de ambos medios. El plano de incidencia se
define como el plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la
línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia. El
ángulo de incidencia es el ángulo entre el rayo incidente y la normal. Los
ángulos de reflexión y refracción se definen de modo análogo. Las leyes de la
reflexión afirman que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión,
y que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal en el punto de
incidencia se encuentran en un mismo plano.
Willebrord Snell
van Royen (Leiden,
1580 - 30 de octubre de 1626), también conocido como Snellius e indebidamente
reflejado como Snell,1 fue un astrónomo y matemático holandés célebre por la
ley de la refracción que lleva su nombre. Introdujo varios descubrimientos
importantes sobre el tamaño de la Tierra y realizó mejoras al método aplicado
del cálculo
Pierre de Fermat
Pierre de Fermat (Beaumont-de-Lomagne, Francia, 17 de agosto
de 1601;1 Castres, Francia, 12 de enero de 1665) fue un jurista y matemático
francés apodado por el historiador de matemáticas escocés, Eric Temple Bell,
con el remoquete de «príncipe de los aficionados».2
Fermat fue junto con René Descartes uno de los principales
matemáticos de la primera mitad del siglo XVII.
óptica física.
La óptica física es la rama de la física que toma la luz
como una onda y explica algunos fenómenos que no se podrían explicar tomando la
luz como un rayo. Estos fenómenos son:
Difracción: Es la capacidad de las ondas para cambiar la
dirección alrededor de obstáculos en su trayectoria, esto se debe a la
propiedad que tienen las ondas de generar nuevos frentes de onda.
Polarización: Es la propiedad por la cual uno o más de los
múltiples planos en que vibran las ondas de luz se filtra impidiendo su paso.
Esto produce efectos como eliminación de brillos.
Luz blanca.
La luz procedente de una estrella, conocida como luz blanca,
es una superposición de luces de diferentes colores, las cuales presentan una
longitud de onda y una frecuencia específicas. La dispersión de la luz es un
fenómeno que se produce cuando un rayo de luz blanca atraviesa un medio
transparente (por ejemplo un prisma) y se refracta, mostrando a la salida de
éste los respectivos colores que la constituyen.
La dispersión tiene su origen en una disminución en la
velocidad de propagación de la luz cuando atraviesa el medio. Debido a que el
material absorbe y reemite la luz cuya frecuencia es cercana a la frecuencia de
oscilación natural de los electrones que están presentes en él, ésta luz se
propaga un poco más despacio en comparación a luz de frecuencias distintas.
Estas variaciones en la velocidad de propagación dependen del índice de
refracción del material y hacen que la luz, para frecuencias diferentes, se
refracte de manera diferente. En el caso de una doble refracción (como sucede
en el prisma) se distinguen entonces de manera organizada los colores que
componen la luz blanca: la desviación es progresiva, siendo mayor para
frecuencias mayores (menores longitudes de onda); por lo tanto, la luz roja es
desviada de su trayectoria original en menor medida que la luz azul.
La descomposición de la luz blanca en los diferentes colores
que la componen, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático
Isaac Newton.
La luz blanca se descompone en estos colores principales:
Rojo (el color que sufre la menor desviación)
Anaranjado.
Amarillo.
Verde.
Celeste.
Azul.
Violeta (el color que sufre la mayor desviación)
Esto demuestra que la luz blanca está constituida por la
superposición de todos estos colores. Cada uno de los cuales sufre una
desviación distinta ya que el índice de refracción de, por ejemplo, el vidrio
es diferente para cada uno de los colores.
Si la luz de un color específico, proveniente del espectro
de la luz blanca, atravesara un prisma, esta no se descompondría en otros
colores ya que cada color que compone el espectro es un color puro o monocromático.
Colores del espectro.
Los colores del arco iris en el espectro visible incluye
todos esos colores que pueden ser producidos por la luz visible de una sola
longitud de onda (violeta, azul, celeste, verde, amarillo, naranja y rojo), los
colores del espectro puro o monocromáticos. El espectro visible no agota los
colores que el hombre es capaz de distinguir. Colores sin saturar como el rosa,
o variaciones del púrpura como el magenta no pueden reproducirse con una sola
longitud de onda.
A pesar que el espectro es continuo no hay cantidades vacías
entre uno y otro color, los rangos anteriores podrían ser usados como una
aproximación.4
Espectroscopia.
Los estudios científicos de objetos basados en el espectro
de luz que emiten es llamado espectroscopia. Una aplicación particularmente
importante de éste estudio es en la astronomía donde los espectroscopios son
esenciales para analizar propiedades de objetos distantes. La espectroscopia
astronómica utiliza difracción de alta dispersión para observar espectros muy
altas resoluciones espectrales. El helio fue lo primero que se detectó en el
análisis del espectro del sol; los elementos químicos pueden ser detectados en
objetos astronómicos por las líneas espectrales y las líneas de absorción; la
medida de líneas espectrales puede ser usada como medidas de corrimiento al
rojo o corrimiento al azul de objetos distantes que se mueven a altas
velocidades. El primer exoplaneta en ser descubierto fue el encontrado por el
análisis de efecto Doppler de estrellas a las que su alta resolución que
variaba su velocidad radial tan pequeñas como unos pocos metros por segundo
podrían ser detectadas: la presencia de planetas fue revelada por su influencia
gravitacional en las estrellas analizadas.
rojo 618-780 nm
anaranjado 581-618
nm
amarillo 570-581
nm
verde 497-570 nm
cian 476-497 nm
azul 427-476 nm
violeta 380-427 nm
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