Por una parte Newton (1643-1727) escribió un tratado completo de Óptica (Título en español: Óptica o tratado de las reflexiones, refracciones, inflexiones y colores de la luz) en el que planteó que la luz estaba compuesta por una granizada de corpúsculos luminosos, que se propagan en línea recta y atraviesan medios transparentes. Con este modelo corpuscular explicó bastantes comportamientos de la radiación luminosa, prestando una especial atención al estudio del color.

A la derecha, una imagen de la portada del libro de Newton, titulado Opticks. Está disponible aquí, en Dover Publications Inc. 1952, donde se puede leer en línea o descargar en formato Pdf.

Hasta que Newton investigó este tema, se había considerado que los colores eran el resultado de modificar la luz blanca (más precisamente, del hecho de mezclar lo oscuro con la luz blanca en mayor o menor medida), pero Newton comprobó que el fenómeno era exactamente al revés. En 1666 realizó el experimento de descomposición de la luz en colores al atravesar un prisma y concluyó que la luz blanca está compuesta por todos los colores del arco iris, lo que significaba en su modelo que los corpúsculos de la luz eran de distinto tipo según el color de cada uno. Comprobó también que si, una vez separados los colores, se les hace pasar por un segundo prisma, no se vuelven a descomponer, sino que son homogéneos. Con este modelo corpuscular también explicó el fenómeno de los anillos de colores engendrados por láminas delgadas.

En la refracción aire-vidrio y aire-agua, la luz se desvía acercándose a la dirección normal, por lo que, para explicarla, Newton se vio forzado a proponer que las partículas luminosas aumentan su velocidad cuando pasan de un ambiente poco denso (como el aire) a otro más denso (como el vidrio o el agua). Lo justificó planteando una atracción más fuerte de las partículas luminosas por el medio denso. Se ha de tener en cuenta que en el instante en que una partícula procedente del aire incide en sobre agua o vidrio, se debería ejercer sobre ella una fuerza opuesta a la componente de su velocidad perpendicular a la superficie y esto debería producir una desviación de la luz contraria a la observada en la luz.

En la misma época en la que Newton hizo sus propuestas, Huygens (1629-1695) formuló una teoría ondulatoria de la luz en la que la consideró una onda mecánica semejante al sonido y, por ello, longitudinal. Para Huygens, la luz (como el sonido) necesitaba un medio para propagarse. Teniendo en cuenta que se propaga por todo el espacio, tuvo que acudir al éter, entendido como un medio que inunda dicho espacio y se deforma al paso de la onda luminosa.

A la derecha, una imagen de la contraportada del libro de Huygens, titulado Tratado de la luz. Huygens lo presentó en la Academia Real de Ciencias de Francia en 1678. Fue publicado en 1690.

Una de las aportaciones más importantes de Huygens fue la elaboración de un método geométrico para explicar la propagación de las ondas (principio de Huygens). Se basa en considerar cada punto del medio alcanzado por la onda como un foco emisor de nuevas vibraciones o foco secundario. Cuando la energía del movimiento ondulatorio alcanza un frente de ondas, cada uno de sus puntos se pone a vibrar generando las ondas secundarias. La infinidad de estas ondas secundarias no se percibe y sí se observa su envolvente. Transcurrido un tiempo igual al periodo (tiempo que tarda cada punto vibrante en hacer una oscilación), las vibraciones generadas en los focos secundarios se han transmitido en el sentido de propagación de la onda hasta una distancia igual a una longitud de onda (separación entre dos puntos que vibran en concordancia de fase). En ese instante, la línea tangente a los frentes de onda secundarios representa el siguiente frente de ondas y así sucesivamente.

El principio de Huygens prevé comportamientos de la luz que la teoría corpuscular de Newton no puede explicar. Uno de ellos es la doble refracción aire-vidrio-aire, en la que la luz se desvía acercándose a la dirección normal al pasar del aire al vidrio y recupera la dirección inicial al volver al aire, tal como se observa en la fotografía adjunta (tomada por alumnos en nuestro Laboratorio al realizar un conjunto de experimentos sobre la refracción de la luz). En este documento se expone la ley de la refracción o ley de Snell. También aconsejamos usar esta animación de Educaplus que representa procesos de doble refracción de la luz entre tres medios diferentes.

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