Una breu història d'òptica

Primeres nocions de la Llum

750 BCE

De la mà dels antics egipcis, el sol era considerat una deïtat, i per aquest tenien preparat un deu; Ra (Dels seus ulls brollava la llum visible del dia.

Empèdocles

500 BCE

Seguidors d'Empèdocles pensaven que el procés de veure era una combinació dels dos; les "closques" anaven de l'ull a l'objecte i viceversa.

Pitagòrics

475 BCE

Els Pitagòrics pensaven que una cosa sortia a l'ull per anar a parar l'objecte.
Màxim representant Pitàgoras.

Euclid

430 BCE

Va ser el primer a establir importants propietats de la llum com ara la propagació rectilínia de rajos de llum o la llei de la reflexió

Democrits

370 BCE

Els seguidors de Demòcrit afirmaven que alguna mena de sòlid i extens com "cascares" amb informació de la mida, forma, color, ... ,anaven de l'objecte a l'ull.
Màxim representant (obviament) Demòcrit

Catolicisme

1 CE

Es presenta l'origen diví de la llum (a mans de Déu)
"Déu va dir, que hi hagi llum i va aparèixer la llum. Déu va veure que la llum era bona i la va separar de l'obscuritat. Va dir a la llum dia i a l'obscuritat nit"

Principi de Herò

100

Presenta el principi de Herò
"la llum viatja seguint el camí geomètricament més curt" Un dels pares de la geometria òptica

Decobriment de la llei de la refracció

170

a mans de Ptlomeu L'altre pare de la geometria òptica

Sensació de visió

1000

Alzhem un cientific àrab trobaria la solució al dilema de si surten o arriben coses a l'ull.
Afirmaria que cada punt de l'objecte seria una font de rajos de llum que mantenen una correspondència 1 a 1 amb la imatge.

Creació de lents

1200

Innovació del treball amb vidre.
A mans dels treballadors de vidre. Aquest esdevingueren també un nou tractament de la presbicia.

Expermient de la cambra obscura

1500

Per Leonardo da Vinci amb el seu invent demostrant de forma més imprecisa.

Primers estudis de propagació de rajos a través de lents

1604

A mans de Kepler estudi de propagació de lents a través de diferents lents geomètriques. Adapta els estudis per a curar malalties varies.

Imatge formada a la retina no al cristal·lí

1604

Als estudis de kepler.

Aproximació explicació teòrica combinacions de lents

1605

Només per a angles petits.
Donada per Kepler.
"Els angles de refracció i incidència són proporcionals"

"Creació" del telescopi

1607

Combinació de dues lents per poder enfocar objectes propers. A mans de fabricants d'ulleres Holandesos

Estudis de Galileu

1609

-Innovació en creació de telescopis (aument per 30)
-4 llunes de Jupiter. Observació de Venus i la Lluna

Primers suports al sistema helocentriste

Jun 1, 1609

Desfàs del sistema Copernicà.
Recolzat per Galileu.

Lley de la refracció

1621

Donada per Snell de forma experimental
" n1 (sin 0) = n2 (cos 0) "

Plantejament de la llum com a Particules

1627

Per descartes.
Mitjançant aquesta afirmació va poder derivar a la formula correcta de refracció.

Primera exlicació dels colors (Porpietat de la llum

1628

També per descartes, va relacionar els diferents colors amb diferents velocitats angulars de les partícules.
Posa en contradiu la teoria que el color era propietat completament aliena a la llum.

Difracció com a explicació (Primeres inchorencies a la teoria clàssica de la llum)

1665

Grimaldi en una variant molt semblant a l'anell de newton pero amb obstacles, va detectar llum on zones on hi hauria d'haver ombra si la llum fos rectilinea.
Anomena a aquest fenomen difracció.

Primeres nocions d'ona i llum

1666

Grimaldi després dels seus estudis va especular que la llum es propagava com a ona.
La va descartar quasi inmediatament.

Analogia llum-so

1670

Hooke va arribar a la mateixa deducció que Grimaldi, fent analogia amb el so, pero va descartar l'idea llum-ona per que la transmissió d'aquesta no coincidia amb la del so a les cantonades

Formulació teorema del temps mínim

1679

Per Fermat, que va ser un refinament del principi de Herò
(derivació de la formula de refracció automàtica sense suposicions)
"La trajectoria real que segueix un faig de llum és aquella en la que trigui menys temps"

Primera referencia a la llum a través d'un material

1680

Deduit també per Fermat (a través del seu teorema)
La propagació de la llum hauria de ser més lenta a medis més densos.

Primer gran defensor de la teoria de la llum com a ona

1690

Aquest fou Huygens gran defensor de la llum com a ona.
Considerava que la llum es propagava com a petites ondulacions esfèriques que al sumar-se formaven ones generadores d'altres ones secundàries
Amb aquest procés va poder expressar les característiques principals de la llum (refracció, reflexió, ... ,)

Llum a través de medis

1691

Huygens amb la seva teoria onduloluminica va predir que la llum havia de viatjar més lentament a medis més densos

Experiment del Prisma

1704

L'espectre de colors pot ser otingut d'un faig de llum blanca mitjançant la seva refracció d'aquesta a través del prisma.

Llum composada per diferents llums

1705

La llum està composada per diferents llums de diferents colors.
La llei de refracció varia per cadascún.

Defensa també de la llum com a particules

1705

Aquesta vegada per Newton.
Argumentava que els diferents colors eran composats per particules més o menys pesades de llum.

"Atacs" de fàcil transmissió de la llum

1706

Propietat descoberta per Newton també al estudiar el reflecte parcial de la llum.

Anell de Newton

1706

Un altre experiment de Newton que consistia en fer passar un raig de llum entre superficié esferica i plana.

Primers especulacions de la polarització de la llum

1708

Newton en base als estudis anteriors de Bartholinus va especular que la llum podia tenir "costats" (polarització).

Teoria color pur - ona sinsoidal

1746

També fent analogia amb el so, Euler va arribar a aquesta suposició.
Va deduir que cada color pur de l'espectre de llum corresponia a una ona sinusoidal amb una freqüència i longitud d'ona úniques.

Principi d'interferència

1803

Young va poder donar, mitjançant el seu principi d'interferència, explicació logica al fenomen de l'anell de Newton mitjançant l'addició anul·lació de longituds d'ona.

Experiment transmissió de la llum per forats molt propers

1804

Amb aquest experiment Young va poder aproximar les longituds d'ona de la llum visible.
(aprox. 0,71 m per la llum més vermella, i per a la blava aprox. 0,42 m)

Explicació acomodació

1805

També gràcies a Young
Aquest va estudiar el fenomen de l'acomodació i com aquest esdevenia. (Canvi forma cristal·lí)

Primera aparició dels "cons"

1807

Young també va predir l'existencia de cèl·lues a la retina encarregades de captar els 3 colors essencials. (tota la resta de colors són percebuts com a bareja d'aquests 3)

Atac al plantejament del model dels colors Newtonians

1810

Segons Goethe.
Els colors eren percebuts millor en relació amb com realment eren percebuts.

Aportacions òptica fisiologica

1811

Investigacions de la resposta del sistema visual en diferents condicions.

Base de la teoria ondulatoria de la llum (Models matematitzat)

1819

Gràcies a Fresnel, que mitjançant un experiment de recolecció i observació de llum va afirmar que la llum es transmitia com un conjut d'ones de Huygens que produien difracció i interferències Descripció matemàtica detallada.

Intent de desacreditació de Fresnel

1820

Això esdevingue de mans de Poisson un científic del comite d'evaluació de Fresnel
Es va adonar que feia falta que es produeixi un punt brillant al mig de l'ombra d'un disc opac, i això pensava ell, que tombava a terra la teoria de llum com a ona.

Completació de la teoria i formula de Fresnel

1821

Amb ajuda d'Arago mitjançant un cristall birefringent en un experiment es va arribar a la conclusió que les ones havien de ser transversals i ortogonalment polaritzades no longitudinals com es creia.

Deducció refracció cònica

1832

Per Hamilton consisteix en una refracció d'un faig de llum en creuar un cristall birifregant al llarg de direccions espacials.

Comprovació experimental de la refracció cònica

1833

Per Lloyd.
Va afermar la creença de la llum com a ona.

Primers indicis de la naturalesa electromagnetica de la llum

1863

Lorentz amb els seus estudis electrodinàmica va arribar a aquesta conclusió.

4 equacions de Maxwell

1873

Maxwell va combinar d'electricitat i magnetisme i va donar com a resultat les seves 4 grans equacions.

Confirmació del caràcter electromagnetic de la llum

1874

D'aquestes equacions, l'equació d'una ona electromagnètica, va veure que es podia derivar i va trobar que la suma de dos constants (permissivitat i permeabilitat del buit) donaven un valor que coincidia amb el valor aproximat de la llum al buit

Estudi d'ones electromagnetiques de Hertz

1888

Hertz va observar que obeeixen a les mateixes fórmules de refracció i reflexió de la llum i a més va predir que aquestes es propagarien a la mateixa velocitat que la llum.

llum-materia i intent de reconciliar teoria clàssica

1900

Plank estudia descripció de radiació electromagnètica en funció de la temperatura d'un cos negre. (material perfectament absorbent)
L'energia interna del cos negre només podia canviar en un nombre enter quant.

Camp electric i energia de salt

1901

Plank també va deduir que el camp electromagnètic també canvia l'energia de salt discret amb la mida d'aquest quant d'energia durant la radiació emesa o absorbida pel cos negre.

Composició de la llum per quants

1905

La llum llavors també consistia en diminuts quants d'energia, iguals en magnitud als dels cossos negres.
(Va permetre explicar l'efecte fotoelèctric)
Interacció de la llum com a prticules carregades d'energia.

Model atomic de Bohr

1913

Model atòmic com un petit sistema planetari d'electròns orbitant el nucli.

Salt d'electrò

1914

També donada per Bohr, cada electró havia de seguir a qualsevol d'un nombre discret d'òrbites. Llavors un quant de llum podia emitir-se amb el "salt" d'un electró d'una òrbita a una altra.

Llum com a ona i particules

1925

Les propietats d'aquesta dependia de l'experiment.

Primer anomenament dels fotons

1926

Nom que Lewis va posar als quants.

Remasterització de la teoria del salt d'electrò

1952

Matisada per Heisenberg i Born remplaçant l'idea de d'orbita per zona de probabilitat on llavore'ns, els quants de llum podien ser emessos per un sistema atòmic quan aquest es relaxa. (passa d'un estat a un altre de menor energia)

La llum era una imatge quàntica continguda a l'electrodinamica quàntica

1955

Gràcies a Feyman. La llum es comporta i viatja com una ona fins al punt on aquesta és observada. Aquí mateix la funció col·lapse i les interaccions de la llum són percebudes com si es tractés de partícules.

Velocitat de la llum

1983

La velocitat de la llum s'estima com 299792458 m/s i aquesta és independent de l'observador i la màxima assolible al buit. (Relativitat)