Una historia de la luz: desde los griegos hasta las telecomunicaciones

Una síntesis que cambió el mundo

Los orígenes…… •  La escuela de Mileto (s. VI a. C)

•  Pitagóricos y atomistas: Mecanismo de visión. Nada de la naturaleza de la luz

•  Aristóteles: “Movimiento entre objeto y ojo”

• Euclides: “La Óptica” y “La Catóptrica” Los postulados de la óptica y la catóptrica establecen los principios de la óptica geométrica, la perspectiva y las leyes de reflexión en espejos planos y esféricos

•  Alhazen de Basora (Siglo X-XI): Padre de la óptica fisiológica

•  Brújula magnética (s. XI-XII) •  William Gilbert (1544-1603)

–  “De Magnete” (1600) –  “lo eléctrico”, “Terella”, “versorio”

Los orígenes!!(2)

Los orígenes…..(3)

•  Máquinas electrostáticas –  O.V. Guerike(1602-1686) –  F. Hauksbee(1666-1713)

•  Electroscopios –  F. Hauksbee(1666-1713) –  A. Volta(1745-1827) –  Abraham Bennet(1750-1799)

•  Botellas de Leyden –  Ewald Georg von Kleist(1700-1748) –  Pieter van Musschenbroek(1692-1761)

Los orígenes……(4)

Los orígenes……(5) •  Battista della Porta, Kepler, Galileo…. •  SigloXVII: ¿Qué es la luz? Huygens, Descartes, Grimaldi…. • Interacción eléctrica y magnética

–  Charles. A. Coulomb (1736-1806)

•  “Opticks” Isaac Newton (1643 – 1727)

La pila voltaica •  Alessandro Volta (1745 -1827)

– Carta a Sir Joseph Banks (1800)

¿Hay relación entre electricidad y magnetismo?

•  Hans Christian Oersted (1777-1851) –  “Experimenta circa efectum conflictus electriciti

in acum magneticam” (1820) (“Experimentos sobre el conflicto eléctrico en una aguja magnética”)

La naturaleza del magnetismo •  A. M. Ampère (1775 -1836)

–  “Teoría matemática de los fenómenos electrodinámicos deducida únicamente de la experiencia” (1826)

–  Los fenómenos magnéticos naturales tienen su origen en corrientes eléctricas

“Transformar el magnetismo en electricidad”

•  Michael Faraday (1791 -1867) –  Concepto de campo de fuerzas –  Inducción electromagnética (1831) –  Transformador, motor eléctrico, generador, dinamo… –  Química, electrolisis.. –  Dieléctricos, Diamagnetismo –  Efecto magnetoóptico

Concepto de campo

¿Acción próxima o

acción a distancia?

El XIX : triunfo de la óptica ondulatoria

•  T. Young: Interferencias y difracción “Debe haber un estrecho parecido entre la

naturaleza del sonido y el de la luz” •  A. Fresnel. Explica matemáticamente

la óptica ondulatoria “La vibración de la luz tiene que tener componentes transversales”

ETER LUMÍNICO Fluido y sutil Propiedades mecánicas de un sólido

Las primeras aplicaciones •  El telégrafo (1829 J. Henry)

–  Samuel Morse (1791 – 1872) –  W. Thomson (1866 Primer cable trasatlántico)

•  El transformador. La iluminación eléctrica –  E. Weston , T. A. Edison –  Nikola Tesla (1888 corriente alterna) –  George Westinghouse (1846 – 1914) –  W. Stanley (transformadores)

–  Generadores cataratas Niágara (1895) •  El teléfono (1876)

–  Antonio Meucci (1808-1889), A. G. Bell (1847 – 1922) –  ATT Bell Laboratories

J. C. Maxwell “matematiza” a Faraday y mucho más…..

•  Einstein sobre Maxwell: “….antes de Maxwell, los investigadores

conocían la realidad física - en la medida que se supone que representa los fenómenos naturales- como puntos materiales, cuyos cambios sólo consisten en movimientos que pueden formularse mediante ecuaciones diferenciales totales. Después de Maxwell, se concibió la realidad física como representada por campo continuos, que no podían ser explicados mecánicamente, que debían representarse mediante ecuaciones diferenciales parciales”

J.C.Maxwell: orígenes, juventud y educación

•  Nace en Edimburgo 1831 •  Juventud: Edimburgo y Glenair •  Academia de Edimburgo

–  Primer artículo: 14 años –  Amistad con Tait (T, T’, dp/dt)

•  Universidad Edimburgo: 16 años –  No se gradúa –  Publica 2 artículos más –  Lee a Descartes, Hume, Berkeley,

Leibniz, Spinoza y Kant

J.C. Maxwell en Cambridge

•  Trinity Collegue •  “Mathematical Tripos”

–  Second wrangler (1854)

•  Fellow del Trinity (1855)

•  Premio John Adams (1857)

J.C. Maxwell en Aberdeen

•  Profesor de filosofía natural (1856- 1860)

•  Matrimonio con Katherine M. Dewar

•  Teoría de colores •  Física Estadística (teoría cinética)

J.C. Maxwell: King’s College y Glenair

•  King’s College (1860 - 1866) –  Dos artículos fundamentales

•  Renuncia a su Cátedra en 1866 –  Londres y Glenair –  Treatise (1873)

•  Director Lab. Canvedish (1871) –  Profesor de Física Experimental –  “ Enseñar e ilustrar las leyes del calor,

electricidad y magnetismo; dedicarse él mismo al avance del conocimiento de tales temas y promover su estudio en la Universidad”

•  Fallece de cancer en 1879

La síntesis electromagnética

•  Los trabajos científicos sobre electromagnetismo: –  “On Faraday’s lines of force” (1855) –  “On physical lines of force” (1861) –  “A dynamical theory of electromagnetic field” (1865) –  “A Treatise on Electricity and Magnetism” (1867)

“Difícilmente podemos evitar la inferencia de que la luz consiste de ondulaciones transversales del mismo medio que es la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos” (1861)

¡Las ondas electromagnéticas existen! •  Heinrich Hertz (1857 -1894)

–  1887 confirma las previsiones teóricas de Maxwell –  “Las chispas que he detectado en el receptor son

microscópicas, de apenas una centésima de milímetro. Sólo duran una millonésima de segundo. Parece casi absurdo que se puedan ver…pero resultan visibles”

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

El nacimiento de las comunicaciones sin cable •  G. Marconi (1874 – 1937)

–  1896 primera patente –  1898 transmisiones Canal de la Mancha –  1901 Inglaterra – Canadá (12/12) –  1909 hundimiento del Republic –  1909 Premio Nobel de Física

•  Estudios ionosfera •  Válvulas de vacío (Fleming (1903), Lee de

Forest (1906) •  Edwin H. Armstrong (1890-1954) inventa el

oscilador y la FM

“ No hay duda de que llegará el día, en el que probablemente tanto yo como ustedes habremos sido olvidados, en el que los cables de cobre, el hierro y la gutapercha que los recubre, serán relegados al museo de antigüedades. Entonces cuando una persona quiera telegrafiar a un amigo, incluso sin saber donde pueda estar, llamará con una voz electromagnética que será escuchada por aquél que tenga oído electromagnético, pero que permanecerá silenciosa para todos los demás. Dirá: ¿dónde estás? Y la respuesta llegará audible a la persona con el oído electromagnético: “estoy en el fondo de una mina de carbón, o cruzando los Andes o en el medio del Pacífico”.

William Edward Ayrton ante el British Imperial Institute en 1897:

El radar y la batalla de Inglaterra

•  Radar (Radio detection and ranging) –  “¿Rayo de la muerte?” (1935) –  Robert Watson Watt, Arnold Wilkinson –  John Randal y H. Boot (1940) magnetrón

Los satélites: la aldea mundial •  Arthur C. Clarke (1945) •  Sputnik (1957), Explorer (1958) •  Syncom 3 (1964) Primer Geoestacionario “ En directo, vía satélite……………”

La síntesis de Maxwell

“Hoy entendemos mejor que lo que cuenta son las ecuaciones en sí y no el modelo usado para conseguirlas. Sólo podemos cuestionar si las ecuaciones son verdaderas o falsas. Se contesta a eso haciendo experimentos, y un número incontable de experimentos han confirmado las ecuaciones de Maxwell. Si retiramos el andamio qué utilizó para construirlo, nos encontramos con que el bello edificio de Maxwell se mantiene por si solo.”

Richard Feynman

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