Pequeno histórico da óptica

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br
luizferraz.netto@gmail.com

Desde a Idade Antiga, já se conheciam vários fenômenos da óptica geométrica. Na Assíria, havia a lente de cristal e, na Grécia, já se usava a lente de vidro para obter o fogo. Há também uma descrição sobre espelhos esféricos e parabólicos que se deve, talvez, a Euclides. Ptolomeu obteve a lei da refração para o caso de ângulo de incidência pequeno. Entre as obras da época romana, existe uma que indica a semelhança entre as cores do arco-íris e as vistas na margem de vidros. 
Na Idade Média apareceram alguns trabalhos excelentes do ponto de vista da descrição classificada, como, por exemplo, o de R. Bacon (1214?- 1294), porém quase não havia desenvolvimento científico. 
Na Renascença, observaram-se vários progressos tecnológicos, como as invenções de diversos aparelhos ópticos. O telescópio foi inventado por Lippershey (1570-1619) em 1608 e o microscópio por Jansen, na mesma época. 

O estudo da luz assumiu caráter científico no século XVII e progrediu rapidamente. Snell (1591-1626) descobriu a lei da refração na sua forma exata. Fermat (1601-1665) demonstrou que se podia deduzi-la a partir do princípio geral do caminho percorrido em tempo mínimo. Entretanto o trabalho mais importante dessa época seria a medição da velocidade da luz. A primeira tentativa foi feita por Galileu, mas não obteve êxito porque mediu o tempo de ida e volta da luz entre dois pontos cuja distância era somente algumas milhas. O primeiro valor foi obtido por Römer (1644-1710), em 1676, pelas observações dos tempos de início do eclipse lunar de Júpiter. Considerando a velocidade da luz finita, na posição em que a Terra está mais afastada de Júpiter, o início do eclipse lunar de Júpiter deve ser observado num tempo posterior ao valor calculado a partir do período de translação desse satélite. Por intermédio dessa observação, ele obteve c = 2 X 10¹⁰ cm/s. [Bradley (1693-1762) obteve, em 1728, um valor mais correto c = 3,06 X 10¹⁰ cm/s observando a aberração.

Entre outros, o fato de a velocidade da luz ser finita, levou Huygens a apresentar, já em 1678, a hipótese de que a luz era uma onda que se propagava num meio universal chamado éter. Newton também deixou muitos trabalhos sobre a luz. Um deles é a descoberta da variação do índice de refração com a cor, sugerida pela dispersão da luz natural nos prismas. Mas, como ele tinha uma opinião incorreta a respeito da variação do índice de refração com a matéria, concluiu que era impossível construir uma lente acromática, e foi levado à construção do telescópio refletivo. Embora Grjmaldi (1618-1683) tenha observado o efeito difrativo da luz em 1666, Newton insistiu na hipótese corpuscular da luz, e diz-se que, por esse motivo, a óptica ficou atrasada quase um século.

Na segunda metade do século XVIII. depois que Dolland (1706-1761) inventou a lente acromática, a autoridade de Newton foi sendo lentamente apagada e, em 1801, Young (1773-1829) realizou a experiência de interferência da luz e explicou-a usando a hipótese ondulatória. Por volta de 1815, Fresnel começou uma série de experiências de difração da luz, que também foram explicadas pela hipótese ondulatória. Também pelas pesquisas desenvolvidas por Malus (1775-1812), Brewster (1781-1868), Biot, Fresnel, e outros, sobre a polarização da luz, foi sendo conhecido gradativamente que a luz era uma onda transversal. Mas o estabelecimento da hipótese ondulatória, no sentido verdadeiro, foi devido à medição da velocidade da luz dentro d’água (por volta de 1850) por Foucault (1819-1868) e Fizeau (1819-1898). Na hipótese ondulatória, ao contrário da hipótese corpuscular, a velocidade da luz é menor dentro d’água que no ar. Com a verificação desse fato a hipótese ondulatória tornou-se definitiva.

A espectroscopia foi iniciada também nessa época. Os raios infravermelhos foram descobertos em 1800 por Hershel (1738-1822), pela pesquisa da dispersão de raios solares, e os raios ultravioletas, em 1801, por Ritter (1776-1810) e Wollaston (1766-1828). Em 1802, Fraunhofer (1787-1826) descobriu as linhas de absorção do espectro solar. (É um mistério que permanece até hoje o fato de Newton, que observara os raios solares através dos prismas, não haver descoberto as linhas de absorção de Fraunhofer.) O comprimento de onda dessas linhas de absorção foi medido por ele em 1821. 
A relação entre os espectros lineares e os elementos químicos foi esclarecida por Bunsen, Kirchhoff (1824-1887) e outros. Assim, na metade do século XIX, a reflexão, a refração, a dispersão, a polarização, a interferência etc., que eram fenômenos observados independentemente uns dos outros, foram explicados unificadamente sob o ponto de vista da onda transversal que se propaga no éter, havendo-se concluído um ramo denominado óptica.