Newton y La Descomposición de la Luz

Isaac Newton cambió nuestra percepción de ver el mundo con sus numerosos descubrimientos, como el de la descomposición de la luz o la ley de la gravitación universal. Esa es una razón más que suficiente para dedicar esta entrada a este gran ciéntifico, sus grandes logros y a sus relaciones con la gente que le rodeaba.
Newton, por raro que parezca, tiene dos fechas de nacimiento, el 25 de diciembre de 1642 y el 4 de enero de 1643. Esto se debe a los dos calendarios de la época: el juliano y el gregoriano. El calendario juliano fue implementado por Julio César en el año 46 a.C. y fue utilizado hasta la creación del calendario gregoriano por el Papa Gregorio XIII en 1582. Cuando nació Newton muchos países como Inglaterra todavía utilizaban el calendario Juliano.

Calendario gregoriano

A día de hoy estos calendarios se diferencian por 13 días, ya que el calendario gregoriano corregía los errores del año bisiesto juliano. (Año juliano = 365,25, año gregoriano = 365,2425) Al cabo de cuatro siglos esta diferencia se nota con tres días de diferencia.

Una de las frases más conocidas de Isaac Newton es “Si he visto más lejos es porque estoy sentado sobre los hombros de gigantes”. Con esto se refiere a que ha conseguido avanzar tanto y descubrir tanto gracias a lo que ya habían conseguido otros científicos como Galileo, Copérnico, Kepler, Descartes, etc. Esta frase la dijo originalmente Bernardo de Chartres, un filósofo neoplatónico del siglo XII que dijo: “Somos como enanos a los hombros de gigantes. Podemos ver más, y más lejos que ellos, no porque la agudeza de nuestra vista ni por la altura de nuestro cuerpo, sino porque somos levantados por su gran altura.” Muchas personas antes que Newton ya habían usado frases similares pero la suya fue célebre ya que se la escribió a su archienemigo e inventor Robert Hooke, ya que él había dicho que ninguno de sus descubrimientos se le deberían atribuir a él.

La visión aristotélica del universo.

Lo primero que tenemos que mencionar sobre ella es que la física de Aristóteles no eran cuantitativa, sino cualitativa. Para Aristóteles, todo lo que sucedía en el mundo era totalmente heterogéneo, la naturaleza era diversa. Había una excepción para el cosmos como lo concebía: el cielo. Era considerado así por su armonía, pues todos los cambios que se producían en él eran precedibles y regulares. De esta forma nuestro mundo se podía dividir en dos regiones: el mundo sublunar y el supralunar.
El mundo sublunar es todo aquello que se encuentra por debajo de la luna, es decir, la tierra. Todos los movimientos concebidos en el mundo sublunar eran finitos, todo lo que empezaba acababa eventualmente, y rectilíneos, ascendentes (fuego y aire) o descendentes (tierra y agua).
Todo lo que existía en ese mundo estaba compuesto por cuatro elementos: tierra, es el elemento más pesado y se encontraba en el centro de la tierra; Agua, estaba inmediatamente encima de la tierra; Aire, que va después; Fuego, el elemento más ligero de todos y tiende a dirigirse a la periferia del mundo.
El mundo supralunar es todo aquello que se encuentra por encima de la luna, contando con ella misma, el sol, las estrellas y los cinco planetas (mercurio, venus, marte, júpiter y saturno). Esta región es lo opuesto a la otra, reina la armonía, la regularidad y el orden. Esto se debe a que se componen por éter, un elemento sutil, transparente, no se puede pesar, que aporta la homogeneidad que no poseen los cuerpos terrestres, su movimiento era circular y uniforme, por eso de esa forma era el movimiento de los planetas. Tenía un sistema geocéntrico y geoestático, en el que la Tierra era el centro del universo y todo daba vueltas alrededor suyo sin que ella se moviese.

El aristotelismo es la influencia ejercida por la filosofía de Aristóteles a lo largo de la historia del pensamiento occidental.

En este capítulo se mencionan muchos científicos importantes de la historia, y los hemos dispuesto en una línea temporal:

Reflexión y refracción de la luz

La reflexión es el cambio de dirección de la onda de la luz al chocar con una superficie que hace que esa onda regrese al punto desde donde se originó. Si ponemos una línea perpendicular a la superficie podemos observar que los dos ángulos que se forman (el de incidencia y el de reflexión) son iguales Se puede ver cuando la luz incide sobre un espejo, por ejemplo.

Animación con la que podéis probar vosotros (x)

La refracción es el cambio de dirección en la onda de la luz cuando pasa de un medio material a otro, en el caso de la foto es del aire al cristal. El ángulo teta1 es el ángulo de incidencia y el ángulo teta2 en el ángulo de refracción. La relación entre los ángulos de incidencia y refracción es directamente proporcional, si uno disminuye o aumenta al otro le pasa lo mismo.

La otra animación con la que hemos experimentado (x)

Telescopios

El primer telescopio del que hablaremos es el construido por Galileo, el telescopio refractor. Como indica su nombre, consiste en un sistema de lentes convergentes en el que la luz se refracta. La refracción de la luz en la lente del telescopio hace que los rayos paralelos, procedentes de un objeto muy alejado cambien su trayectoria al entrar en contacto con la lente lo que provoca una imagen aumentada del objeto.

Del segundo del que hablaremos es el telescopio de Newton, el telescopio reflector. Este, por el contrario, utiliza un espejo cóncavo, grande y pesado para recolectar y enfocar la luz. Se mira a través de la lente situado a un lado del tubo. Los rayos de luz entran paralelamente, se reflejan en el espejo cóncavo (primario) hacia el espejo secundario que los refleja hacia la lente ocular.

Al reflejar la luz, este tipo de telescopios son capaces de captar más luz y de ver objetos que están a mayor distancia. Por no mencionar que, a mayor el telescopio, mayor es la cantidad de luz que es capaz de recoger, pero aún siendo más pequeño hace unas imágenes más nítidas que el telescopio de Galileo, el cual sufría lo que se conoce como aberración cromática. que quiere decir que aparecían círculos que distorsionaban los objetos y franjas coloreadas, por lo cual su campo de visión era muy pequeño.

Experimento - La descomposición de la luz

Hemos intentado con este experimento recrear lo que Newton consiguió con un prisma a oscuras con un rayo de luz y han salido los siguientes resultados:

Lo hicimos con un pequeño cristal que no tenía forma de prisma pero nos servía para el experimento:

Con la luz del sol, solo podíamos conseguir pequeños rayos de luz con la descomposición de los colores:

Más adelante, con un rayo de luz intenso y con el mismo prisma conseguimos un rayo con toda la luz descompuesta por todo el techo de la habitación:

-Arco iris primario: es aquel que vemos normalmente, este fenómeno sucede debido a la refracción y a la reflexión de la lluvia y se forma con ángulo de aproximadamente 42º. Cuándo la luz del sol penetra las gotas del agua, se refleja. Mientras pasa a través de las gotas la luz se separa entre los colores que lo componen.


-Arco iris secundario: se forma un ángulo de aproximadamente 50 º y se refleja dos veces en el agua, lo que lo hace menos intenso. Se produce después de dos reflexiones de los rayos de luz en el interior de la gota. En el interior del arco observamos el color rojo y en el exterior el violeta, de forma inversa que en el arco iris primario. 


Ley de gravitación universal
Esta ley que creó Newton explica por qué todos los cuerpos próximos a la tierra caen con la misma aceleración constante. Fue un descubrimiento revolucionario y clave en el mundo de la física, a partir de ella se pudieron resolver muchos misterios del universo. Hoy en día esta ley se usa muy amenudo y sobretodo para investigar temas sobre el espacio.

F= fuerza que se ejerce entre los dos cuerpos.
G= constante de gravitación universal. Siempre que se de en la tierra tiene el mismo valor.
r= radio del cuerpo
m= masas de los cuerpos que se atraen.

Experiencias de Inercia

Ya que estamos estudiando las fuerzas y el movimiento, y sobretodo las leyes de Newton, hemos elegido una serie de experimentos para demostrar la Primera Ley de Newton, la ley de inercia. Esta ley dice que cuando un objeto está en reposo o en movimiento, tiende a seguir de esa forma a menos que otra fuerza se le aplique, como la resistencia del aire o del suelo.