Huygens y la luz

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En óptica, la teoría corpuscular de la luz, expuesta posiblemente por Descartes en 1637, afirma que la luz está formada por pequeñas partículas discretas llamadas “corpúsculos” (pequeñas partículas) que se desplazan en línea recta con una velocidad finita y poseen ímpetu. Esto se basaba en una descripción alternativa del atomismo de la época.
Isaac Newton fue un pionero de esta teoría; la elaboró notablemente en 1672. Esta primera concepción de la teoría de las partículas de la luz fue un precursor de la comprensión moderna del fotón. Esta teoría no puede explicar la refracción, la difracción y la interferencia, que requieren la comprensión de la teoría ondulatoria de la luz de Christiaan Huygens.
A principios del siglo XVII, los filósofos naturales buscaban nueva información para sustituir el aristotelismo, que había sido durante siglos la teoría científica dominante. Entre 1610 y 1650, varios filósofos europeos adoptaron lo que se conoce como filosofía mecánica, que describía el universo y su contenido como una especie de mecanismo a gran escala, una filosofía que explicaba que el universo está hecho con materia y movimiento[1]. Esta filosofía mecánica se basaba en el epicureísmo y en la obra de Leucipo y su discípulo Demócrito y su atomismo, según el cual todo en el universo, incluyendo el cuerpo, la mente, el alma e incluso los pensamientos de una persona, estaba hecho de átomos; partículas muy pequeñas de materia en movimiento. A principios del siglo XVII, la parte atomista de la filosofía mecánica fue desarrollada en gran medida por Gassendi, René Descartes y otros atomistas.

Teoría ondulatoria de la luz

Principio de Huygens En 1678, Huygens propuso un modelo en el que cada punto de un frente de onda puede considerarse una fuente de ondas que se expanden desde ese punto. Las ondas en expansión pueden demostrarse en un tanque de ondas enviando ondas planas hacia una barrera con una pequeña abertura. Si las olas que se acercan a una playa chocan con una barrera con una pequeña abertura, se puede ver que las olas se expanden desde la abertura.
El principio de Huygens proporciona una forma conveniente de visualizar la refracción. Si los puntos del frente de onda situados en el límite de un medio diferente sirven como fuentes para la luz que se propaga, se puede ver por qué cambia la dirección de la propagación de la luz.
La vista del principio de Huygens permitía visualizar cómo la luz podía penetrar en la sombra geométrica de una manera que la vista de partículas no podía. Aunque fue útil para establecer una visión ondulatoria de la luz en lugar de una visión de partículas para la óptica ordinaria, el principio de Huygens dejó una serie de preguntas sin respuesta. Por ejemplo, al considerar cada punto de un frente de onda como una fuente, no explicaba por qué no se propagaba tanto hacia atrás como hacia delante. Miller y Fresnel siguieron desarrollando la teoría de la propagación de la luz, incluyendo la difracción. La teoría de la propagación de la luz se hizo más rigurosa con Kirchhoff.

La construcción de huygens

Huygens inventó el reloj de péndulo en 1657, que patentó ese mismo año. Sus investigaciones en el campo de la horología dieron lugar a un extenso análisis del péndulo en Horologium Oscillatorium (1673), considerada una de las obras más importantes del siglo XVII en el campo de la mecánica. Aunque la primera parte contiene descripciones de diseños de relojes, la mayor parte del libro es un análisis del movimiento del péndulo y una teoría de las curvas. En 1655, Huygens comenzó a tallar lentes con su hermano Constantijn para construir telescopios para la investigación astronómica. Fue el primero en identificar los anillos de Saturno como “un anillo delgado y plano, que no se toca en ninguna parte y que está inclinado hacia la eclíptica”, y descubrió la primera de las lunas de Saturno, Titán, utilizando un telescopio refractor[13][14] En 1662, Huygens desarrolló lo que ahora se llama el ocular huygeniano, un telescopio con dos lentes, que disminuía la cantidad de dispersión.
Como matemático, Huygens desarrolló la teoría de las evoluciones y escribió sobre los juegos de azar y el problema de los puntos en Van Rekeningh in Spelen van Gluck, que Frans van Schooten tradujo y publicó como De Ratiociniis in Ludo Aleae (1657)[15] El uso de los valores de las expectativas por parte de Huygens y otros inspiraría más tarde el trabajo de Jacob Bernoulli sobre la teoría de la probabilidad[16][17].

Principio de huygens

El principio de Huygens-Fresnel (llamado así por el físico holandés Christiaan Huygens y el físico francés Augustin-Jean Fresnel) es un método de análisis aplicado a los problemas de propagación de ondas tanto en el límite del campo lejano como en la difracción del campo cercano y también en la reflexión. Afirma que cada punto de un frente de onda es en sí mismo la fuente de ondas esféricas, y que las ondas secundarias que emanan de diferentes puntos se interfieren mutuamente[1] La suma de estas ondas esféricas forma el frente de onda.
En 1678, Huygens[2] propuso que cada punto al que llega una perturbación luminosa se convierte en fuente de una onda esférica; la suma de estas ondas secundarias determina la forma de la onda en cualquier momento posterior. Supuso que las ondas secundarias viajaban sólo en la dirección “hacia adelante” y no se explica en la teoría por qué es así. Fue capaz de proporcionar una explicación cualitativa de la propagación de las ondas lineales y esféricas, y de derivar las leyes de la reflexión y la refracción utilizando este principio, pero no pudo explicar las desviaciones de la propagación rectilínea que se producen cuando la luz se encuentra con bordes, aberturas y pantallas, lo que se conoce comúnmente como efectos de difracción[3] La resolución de este error fue finalmente explicada por David A. B. Miller en 1991[4] La resolución es que la fuente es un dipolo (no el monopolo asumido por Huygens), que se cancela en la dirección reflejada.

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