Óptica ondulatoria
Una rama de la óptica que utiliza la teoría ondulatoria para estudiar la propagación de la luz y la interacción entre la luz y la materia. En el siglo XVII, R. Hooke y C. Huygens fundaron la teoría de las ondas luminosas. Huygens utilizó el concepto de frente de onda para explicar correctamente las leyes de reflexión, refracción y birrefringencia de la luz en los cristales. Durante este período, la gente también descubrió algunos fenómenos ópticos relacionados con la fluctuación de la luz. Por ejemplo, F.M. Grimaldi descubrió por primera vez que la luz se desvía de una línea recta al encontrar obstáculos y llamó a este fenómeno "difracción". Hooke y Boyle observaron fenómenos de interferencia ahora conocidos como anillos de Newton. Estos descubrimientos se convirtieron en el punto de partida para el desarrollo de la óptica ondulatoria. Durante más de 100 años después del siglo XVII, la teoría de las partículas de la luz (viendo la dualidad de la luz) ha sido dominante, mientras que la teoría de las ondas no ha sido aceptada por la mayoría de la gente. No fue hasta el siglo XIX que la teoría ondulatoria de la luz se desarrolló rápidamente.
En 1800, T. Yang presentó varios argumentos contra la teoría de partículas, propuso por primera vez el término interferencia y analizó el fenómeno de interferencia causado por la superposición de ondas de agua y ondas sonoras. En 1801, Yang utilizó una doble rendija para demostrar por primera vez el fenómeno de interferencia de la luz (ver el experimento de Yang), propuso por primera vez el concepto de longitud de onda y midió con éxito la longitud de onda de las ondas de luz. También utilizó el principio de interferencia para explicar el color de la película bajo iluminación de luz blanca. En 1809, E.L. Marius descubrió la polarización durante la reflexión (ver la ley de Brewster), y luego A.-J. Fresnel y D.F.J. Arago completaron el experimento de superposición de luz linealmente polarizada utilizando el dispositivo experimental de Young, Yang y Fresnel explicaron con éxito el experimento. esa luz es una onda transversal. En 1815, Fresnel estableció el principio de Huygens-Fresnel. Utilizó este principio para calcular los patrones de difracción de varios tipos de agujeros y bordes rectos, y explicó de manera convincente el fenómeno de la difracción. El debate sobre la mancha de Arago (ver difracción de Fresnel) en 1818 fortaleció aún más el estatus de la teoría de la difracción de Fresnel. Hasta ahora, la teoría ondulatoria de la luz ha logrado un gran éxito en la explicación de la interferencia, la difracción y la polarización de la luz, estableciendo así firmemente el estatus de la teoría ondulatoria.
En la década de 1960, J.C. Maxwell estableció la teoría del campo electromagnético unificado, predijo la existencia de ondas electromagnéticas y dio la fórmula de la velocidad de las ondas electromagnéticas. Luego H.R. Hertz utilizó métodos experimentales para generar ondas electromagnéticas. La coherencia de la luz y los fenómenos electromagnéticos hace que la gente crea que la luz es una onda electromagnética. La teoría ondulatoria clásica de la luz y la teoría electromagnética se combinan para producir la teoría electromagnética de la luz. La aplicación de la teoría electromagnética a los cristales proporciona una explicación rigurosa y satisfactoria de las leyes de propagación de la luz en los cristales. A finales de 1919, H.A. Lorenz fundó la teoría del electrón. Atribuyó las propiedades macroscópicas de la materia al comportamiento colectivo de los electrones que la componen. Las ondas electromagnéticas hacen que las partículas cargadas vibren, produciendo ondas electromagnéticas secundarias. Según este modelo se explican fenómenos ópticos moleculares como la absorción, dispersión y dispersión de la luz. Esta teoría electromagnética clásica no es perfecta, porque la interacción entre la luz y la materia implica el comportamiento de partículas microscópicas y debe resolverse completamente mediante la teoría cuántica.
Los resultados de la investigación sobre la óptica ondulatoria han profundizado la comprensión de la gente sobre la naturaleza de la luz. En el campo de aplicación, la interferometría basada en el principio de interferencia proporciona a las personas un medio de medición e inspección precisas (ver interferómetro), y su precisión se ha mejorado sin precedentes. La teoría de la difracción señala la manera de mejorar la resolución de los instrumentos ópticos ( ver difracción de Fraunhofer); las rejillas de difracción se han convertido en un elemento de dispersión importante para separar líneas espectrales en el análisis espectral. Para examinar y medir rocas y cristales minerales, entre otras cosas, se utilizan diversos dispositivos e instrumentos de polarización. Estos constituyen el contenido principal de la óptica aplicada.
Desde la década de 1950, especialmente después de la llegada de los láseres, la óptica ondulatoria ha derivado en nuevas ramas como la óptica de Fourier, la fibra óptica y la óptica no lineal, lo que ha ampliado enormemente el alcance de investigación y aplicación de la óptica ondulatoria.