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Óptica y dinámica de fluidos (entre otras muchas cosas); Stokes.

El 1 de febrero de 1903, fallecía el matemático y físico irlandés George Gabriel Stokes, primer Baronet (13 de agosto de 1819-1 de febrero de 1903).

stokesRealizó importantes contribuciones a la dinámica de fluidos (incluyendo las ecuaciones de Navier-Stokes), la óptica y la física matemática (incluyendo el teorema de Stokes).

Stokes estudió en Skreen, Dublín y Bristol. Se matriculó en 1837 en Pembroke College, en la Universidad de Cambridge, donde cuatro años más tarde, tras graduarse con los más altos honores fue elegido para ocupar una plaza de profesor. En 1849 pasó a ocupar la cátedra de Matemática Lucaniana en la Universidad de Cambridge. Ocuparía dicha plaza hasta 1902. Fue secretario de la “Royal Society” de Londres desde 1854, y presidente de la misma entre 1885 y 1890

Sus primeros trabajos, correspondientes al período 1842-1850, tuvieron por objeto el movimiento de los fluidos viscosos y la elasticidad de los cuerpos sólidos.

Sus primeros artículos publicados, que aparecieron en 1842 y 1843, trataban del movimiento uniforme de fluidos incompresibles y algunos casos de movimiento fluido. A éstos les siguió uno en 1845 sobre la fricción de fluidos en movimiento y el equilibrio y movimiento de sólidos elásticos y en 1850 otro sobre los efectos de la fricción interna de los fluidos sobre el movimiento de los péndulos.
stokes2

Su labor en relación al movimiento de los fluidos y la viscosidad le llevó a calcular la velocidad terminal de una esfera que cae en un medio viscoso, lo cual pasó a conocerse como la ley de Stokes. Más adelante la unidad CGS de viscosidad pasaría a llamarse el Stokes, en honor a su trabajo.

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.

Sus trabajos sobre óptica son especialmente interesantes. Los primeros artículos sobre aberración de la luz aparecieron en 1845 y 1846 fueron continuados en 1848 por uno sobre la teoría de ciertas bandas del espectro electromagnético. En 1849 publicó un largo trabajo sobre la teoría dinámica de la difracción, en el cual mostraba que el plano de polarización debe ser perpendicular a la dirección de propagación. Dos años después trató de los colores de placas gruesas.

stokes3En un artículo de 1852 sobre la “refrangibilidad ” (cambio de longitud de onda) de la luz (On the Change of Refrangibility of Light, en Philosophical Transactions of London, 1852), Stokes describió la facultad del fluorspar y del cristal de uranio para cambiar la luz invisible más allá del extremo violeta del espectro visible en luz azul. Llamó a este fenómeno fluorescencia (fluorescence): «Casi me inclino a acuñar una palabra, y llamo la apariencia fluorescencia, de fluor-spar [es decir, la fluorita], como el término análogo opalescencia se deriva del nombre de un mineral». El nombre fue derivado del mineral fluorita (difluoruro de calcio), que en algunas muestras tiene rastros de europio bivalente, que sirve como activador fluorescente emitiendo luz azul. En un experimento clave utilizó un prisma para aislar la radiación ultravioleta de la luz solar y observó la luz azul emitida por una solución de etanol de quinina expuesto por ella.

 
Ese mismo año, 1852, apareció el artículo sobre la composición y resolución de corrientes de luz polarizada de distintas fuentes, y en 1853 una investigación de la reflexión metálica exhibida por ciertas sustancias no-metálicas. Hacia 1860 se metió en un estudio sobre la intensidad de la luz reflejada o transmitida a través de una pila de placas; y en 1862 preparó un valioso informe para la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS) sobre la doble refracción. De la misma fecha es un artículo sobre el largo espectro de la luz eléctrica, que a su vez fue seguido por un análisis del espectro de absorción de la sangre.

stokes5Cabe mencionar sus trabajos sobre la conductividad térmica en cristales (1851) y sobre el radiómetro de Crookes; su explicación del borde claro a menudo observado en las fotografías justo por fuera del perfil de un cuerpo oscuro visto con el cielo de fondo (1883); y, más tarde aún, su teoría de los rayos X, de los que sugirió que podían ser ondas transversales viajando como incontables ondas solitarias, en lugar de como trenes de ondas regulares.

Los artículos físicos y matemáticos de Sir George Stokes han sido publicados conjuntamente en cinco volúmenes; los tres primeros (Cambridge, 1880, 1883 y 1901) editados por él mismo, y los dos últimos (Cambridge, 1904 y 1905) por Sir Joseph Larmor, quien también editó Memoir and Scientific Correspondence of Stokes publicado en Cambridge en 1907.

El padre de la microbiología; Van Leeuwenhoek.

El 26 de agosto de 1723, nacía el comerciante y científico neerlandés Anton Van Leeuwenhoek ( 24 de octubre de 1632 – 26 de agosto de 1723).

LeeuwenhoekFue el primero en realizar importantes observaciones con microscopios fabricados por él mismo. Desde 1674 hasta su muerte realizó numerosos descubrimientos. Introdujo mejoras en la fabricación de microscopios y fue el precursor de la biología experimental, la biología celular y la microbiología. Heredó la labor de Jan Swammerdam (1637-1680) que vivió en Ámsterdam.

En 1653 van Leeuwenhoek vio su primer microscopio simple, una lupa montada en un pequeño soporte que era utilizado por los comerciantes textiles, puesto que se usaban lentes para comprobar la calidad del tejido, con una capacidad de ampliación de tres aumentos y que él adquirió para su propio uso.

Las lentes y los microscopios que había en el mercado en aquellos momentos no le ofrecían suficiente confianza y aprendió a tallar vidrio y a fabricar sus propias lentes, consiguiendo algunas de un diámetro de 1 mm.

Construyó su primer microscopio en 1660. Sus instrumentos eran microscopios simples, de una sola lente. Básicamente eran lupas potentes y consistían en una lente pequeña, muy convexa, situada en el centro de una placa de metal.

Pero sus lentes eran tan nítidas y estaban pulidas con tanta habilidad, que su poder de resolución superaba con mucho el de los microscopios compuestos utilizados por sus contemporáneos y producían imágenes libres de los colores distorsionados (aberración cromática) que generaban los demás.

A lo largo de su vida, Van Leeuwenhoek, fabricó 500 lentes y desarrolló fijaciones tanto para pequeñas lentes biconvexas montadas sobre platinas de latón que se sostenían muy cerca del ojo, así como estructuras del tipo microscopio en las que se podía fijar tanto la lente como el objeto a observar.

Sus mejores aparatos conseguían más de 200 aumentos. No dejó ninguna indicación sobre sus métodos de fabricación de las lentes, y hubo que esperar varias décadas para disponer de nuevo de aparatos tan potentes. Se ignora cómo iluminaba los objetos observados así como su potencia. El más potente de sus instrumentos conservados hoy en día tiene una tasa de ampliación de 275 veces y un poder de resolución de 1,4 μm. Si bien regaló muchos de sus microscopios a sus allegados, nunca vendió ninguno.

Leeuwenhoek3

El 19 de mayo de 1673 en la Royal Society de Londres, se escucha la primera referencia a una observación biológica mediante un microscopio.

El médico holandés Regnier de Graaf ( 30 de julio de 1641 – 17 de agosto de 1673) presenta la primera comunicación científica de su compatriota y amigo el científico Anton van Leeuwenhoek (1632-1723). En ellas describe la estructura del moho y del aguijón de la abeja y constituyen las primeras investigaciones microscópicas de la Historia.

Comienza entonces un intenso intercambio de cartas entre van Leeuwenhoek y los miembros de la sociedad científica londinense, correspondencia que proseguirá durante casi 40 años, hasta su muerte en 1723. La Royal Society lo admite como miembro en 1680, y la Academia de las ciencias de París lo admite como miembro correspondiente en 1699.

Fue probablemente la primera persona en observar bacterias y otros microorganismos. En una carta fechada el 7 de septiembre de 1674, evoca por primera vez las minúsculas formas de vida que observó en las aguas de un lago cerca de Delft. Después de haber mencionado de nuevo estas criaturas en dos cartas, una del 20 de diciembre de 1675 y otra del 22 de enero de 1676, en una extensa carta de diecisiete hojas, fechada del 9 de octubre de 1676, describe lo que actualmente denominamos protozoarios, especialmente los ciliados de los que se alimentan de las algas (Euglena y Volvox).

En una carta del 1 de junio de 1674 enviada a Henry Oldenburg, secretario de la Royal Society, van Leeuwenhoek acompaña unas muestras de los organismos que había observado.  El 26 de mayo de 1676, realizando una experiencia con uno de los microscopios creado por él mismo, y observando un muestra de agua Leeuwenhoek comenta que “había tal cantidad de animáculos que todo el agua parecía estar viva”. De esta manera, Van Leeuwenhoek se convirtió en el padre de la microbiología experimental. En 1676 describe a las bacterias y el primer dibujo de una bacteria aparece en 1683, en Philosophical Transaction.  Además de ser el primero en describir bacterias, también observó al microscopio fósiles de foraminíferos, células sanguíneas y del esperma de animales, nemátodos y rotíferos.Pero estas observaciones son recibidas con escepticismo por los científicos de la época, por ello, adjunta a una carta del 5 de octubre de 1677 el testimonio de ocho personas (pastores, juristas, médicos), que afirman haber visto esos numerosos y variados seres vivos. También recibe el apoyo de Robert Hooke (1635-1703), que, en su Micrographia, ofrece la primera descripción publicada de un microorganismo, y que, en la sesión del 15 de noviembre de 1677 de la Royal Society, afirma la realidad de las observaciones de van Leeuwenhoek. El traductor de las cartas que aparecen en Philosophical Transactions, la publicación de la Royal Society, denomina a estos organismos animálculos.

También fue un adelantado en la observación de bacterias y microorganismos y el primero en mencionar la existencia de los espermatozoides en 1677 . En una carta que envía a la Royal Society habla de “animáculos” muy numerosos en el esperma.

Asimismo, descubrió la levadura, se ocupó del estudio de los glóbulos rojos de animales y seres humanos, de la anatomía de varios insectos y en lo que respecta al campo de la botánica, también supo dejar su huella estudiando la estructura de las hojas y de la madera de diversas especies.

En 1684 estudia los glóbulos rojos, las células de la sangre y el sistema de irrigación de tejidos transparentes. Describió el riego sanguíneo de las circonvoluciones cerebrales, la estructura de la lente del ojo, descubrió los bastones de la retina, el tejido conectivo y epitelio de la córnea, el aspecto estriado de los músculos.

Leeuwenhoek4Otra parte fundamental de su trabajo experimental fue su férrea oposición a la teoría de la generación espontánea.

Todos sus descubrimientos fueron compilados en: Opera omnia sive Arcana naturae ope exactissimorum microscopiorum detecta.

Desde 1877 la Real Academia Neerlandesa de las Artes y las Ciencias (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, KNAW) otorga en su honor la Medalla Leeuwenhoek. Se concede cada diez años al científico que haya realizado la contribución más significativa a la microbiología durante la década precedente.

Van Leeuwenhoek mantuvo durante toda su vida que había aspectos de la construcción de sus microscopios «que sólo guardo para mí», en particular su secreto más importante era la forma en que creaba las lentes. Durante muchos años nadie fue capaz de reconstruir sus técnicas de diseño. Finalmente, en los años 1950 C. L. Stong usó un delgado hilo de cristal fundido en vez del pulimento, y creó con éxito algunas muestras funcionales de un microscopio del diseño de van Leeuwenhoek.

A su muerte, legó 26 microscopios a la Royal Society que nunca fueron utilizados y que, un siglo más tarde, se habían perdido. El 29 de mayo de 1747, dos años después de la muerte de su hija María, se vende un lote de más de 350 de sus microscopios, así como 419 lentes. 247 microscopios estaban completos, muchos conservando todavía el último espécimen observado. Dos de estos instrumentos tenía dos lentes y uno contaba con tres.

Óptica y dinámica de fluidos (entre otras muchas cosas); Stokes.

El 13 de agosto de 1839, nacía el matemático y físico irlandés George Gabriel Stokes, primer Baronet (13 de agosto de 1819-1 de febrero de 1903).

stokesRealizó importantes contribuciones a la dinámica de fluidos (incluyendo las ecuaciones de Navier-Stokes), la óptica y la física matemática (incluyendo el teorema de Stokes).

Stokes estudió en Skreen, Dublín y Bristol. Sse matriculó en 1837 en Pembroke College, en la Universidad de Cambridge, donde cuatro años más tarde, tras graduarse con los más altos honores fue elegido para ocupar una plaza de profesor. En 1849 pasó a ocupar la cátedra de Matemática Lucaniana en la Universidad de Cambridge. Ocuparía dicha plaza hasta 1902. Fue secretario de la “Royal Society” de Londres desde 1854, y presidente de la misma entre 1885 y 1890

Sus primeros trabajos, correspondientes al período 1842-1850, tuvieron por objeto el movimiento de los fluidos viscosos y la elasticidad de los cuerpos sólidos.

Sus primeros artículos publicados, que aparecieron en 1842 y 1843, trataban del movimiento uniforme de fluidos incompresibles y algunos casos de movimiento fluido. A éstos les siguió uno en 1845 sobre la fricción de fluidos en movimiento y el equilibrio y movimiento de sólidos elásticos y en 1850 otro sobre los efectos de la fricción interna de los fluidos sobre el movimiento de los péndulos.
stokes2Su labor en relación al movimiento de los fluidos y la viscosidad le llevó a calcular la velocidad terminal de una esfera que cae en un medio viscoso, lo cual pasó a conocerse como la ley de Stokes. Más adelante la unidad CGS de viscosidad pasaría a llamarse el Stokes, en honor a su trabajo.

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones.

Sus trabajos sobre óptica son especialmente interesantes. Los primeros artículos sobre aberración de la luz aparecieron en 1845 y 1846 fueron continuados en 1848 por uno sobre la teoría de ciertas bandas del espectro electromagnético. En 1849 publicó un largo trabajo sobre la teoría dinámica de la difracción, en el cual mostraba que el plano de polarización debe ser perpendicular a la dirección de propagación. Dos años después trató de los colores de placas gruesas.

stokes3En un artículo de 1852 sobre la “refrangibilidad ” (cambio de longitud de onda) de la luz (On the Change of Refrangibility of Light, en Philosophical Transactions of London, 1852), Stokes describió la facultad del fluorspar y del cristal de uranio para cambiar la luz invisible más allá del extremo violeta del espectro visible en luz azul. Llamó a este fenómeno fluorescencia (fluorescence): «Casi me inclino a acuñar una palabra, y llamo la apariencia fluorescencia, de fluor-spar [es decir, la fluorita], como el término análogo opalescencia se deriva del nombre de un mineral». El nombre fue derivado del mineral fluorita (difluoruro de calcio), que en algunas muestras tiene rastros de europio bivalente, que sirve como activador fluorescente emitiendo luz azul. En un experimento clave utilizó un prisma para aislar la radiación ultravioleta de la luz solar y observó la luz azul emitida por una solución de etanol de quinina expuesto por ella.
Ese mismo año, 1852, apareció el artículo sobre la composición y resolución de corrientes de luz polarizada de distintas fuentes, y en 1853 una investigación de la reflexión metálica exhibida por ciertas sustancias no-metálicas. Hacia 1860 se metió en un estudio sobre la intensidad de la luz reflejada o transmitida a través de una pila de placas; y en 1862 preparó un valioso informe para la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS) sobre la doble refracción. De la misma fecha es un artículo sobre el largo espectro de la luz eléctrica, que a su vez fue seguido por un análisis del espectro de absorción de la sangre.

stokes5Cabe mencionar sus trabajos sobre la conductividad térmica en cristales (1851) y sobre el radiómetro de Crookes; su explicación del borde claro a menudo observado en las fotografías justo por fuera del perfil de un cuerpo oscuro visto con el cielo de fondo (1883); y, más tarde aún, su teoría de los rayos X, de los que sugirió que podían ser ondas transversales viajando como incontables ondas solitarias, en lugar de como trenes de ondas regulares.

Los artículos físicos y matemáticos de Sir George Stokes han sido publicados conjuntamente en cinco volúmenes; los tres primeros (Cambridge, 1880, 1883 y 1901) editados por él mismo, y los dos últimos (Cambridge, 1904 y 1905) por Sir Joseph Larmor, quien también editó Memoir and Scientific Correspondence of Stokes publicado en Cambridge en 1907.

Uno de los fundadores de la espectroscopía y una unidad de medida universal; Ångström.

El 13 de agosto de 1814, nacía el físico y astrónomo sueco Anders Jonas Ångström (Lödgö, Suecia, 13 de agosto de 1814 – Upsala, Suecia, 21 de junio de 1874).

AmstronEstudió en la Universidad de Upsala, donde en 1839 se convirtió en profesor de física. En 1842 se trasladó al Observatorio de Estocolmo para ganar experiencia práctica en astronomía y al año siguiente fue designado guarda del Observatorio Astronómico de Upsala. Desde 1867 fue secretario de la Real Sociedad de Ciencias de Upsala.

En 1858 sucede a Adolph Ferdinand Svanberg como director de física en Upsala.

Se interesó enel magnetismo y realizó muchas observaciones de la intensidad y declinación de magnetismo terrestre en varios lugares de Suecia

En 1855 dedujo que un gas caliente emite luz de la misma longitud de onda que absorbe cuando se enfría, esta deducción fue posteriormente comprobada por el físico Kirchhoff en 1859.

En su investigación sobre óptica, Optiska Undersökningar presentado a la Academia de Estocolmo en 1853, señaló que una chispa eléctrica produce dos espectros sobrepuestos, uno del metal del electrodo y el otro del gas en que ocurre. Además dedujo que a partir de la teoría de la resonancia de Leonhard Euler, que un gas incandescente emite rayos luminosos con la misma capacidad refractiva que los que puede absorber. Esta declaración de Anders Angstrom contiene uno de los principios fundamentales del análisis de espectros.

La combinación de la espectroscopía y la fotografía fue la clave de su éxito.

La espectroscopia es una técnica analítica experimental, muy usada en física o química, que se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética de ciertas energías, y relacionar estas energías con los niveles de energía implicados en una transición cuántica. De esta forma, se pueden hacer análisis cuantitativos o cualitativos de una enorme variedad de sustancias. Éstos, conocidos como análisis espectrales consisten específicamente en el estudio de una luz previamente descompuesta en radiaciones monocromáticas mediante un prisma o una red de difracción.

Amstron2Por otra parte las orbitales del átomo de un elemento químico son tan características del mismo como las huellas digitales de un individuo, y siempre diferentes de las de cualquier otro elemento. Es así como los físicos han podido catalogar el conjunto de las radiaciones luminosas que emite cada uno de los elementos cuando se halla en estado de incandescencia.

La espectroscopia astronómica comienza con las observaciones iniciales de Isaac Newton de la luz del Sol, dispersada por un prisma. Comprobó que cualquier haz incidente de luz blanca, no necesariamente procedente del Sol, se descompone en el espectro del arco iris (del rojo al violeta). Newton tuvo que esforzarse en demostrar que los colores no eran introducidos por el prisma, sino que realmente eran los constituyentes de la luz blanca. Posteriormente, se pudo comprobar que cada color correspondía a un único intervalo de frecuencias o longitudes de onda.

En 1814 Fraunhofer fue el primero que investigó con seriedad acerca de las líneas de absorción en el espectro del Sol, que serían explicadas de modo exhaustivo por Kirchhoff y Bunsen en 1859, con la invención del espectroscopio.

Kirchhoff en 1859 pudo darse cuenta de que cada elemento tenía características únicas en el espectro. Presentó su ley de la radiación enunciando lo descubierto, diciendo que para un átomo o molécula dada, la emisión y absorción de frecuencias son las mismas.

Kirchhoff y Bunsen estudiaron el espectro del Sol en 1861, identificando los elementos químicos de la atmósfera solar, y descubriendo dos nuevos elementos en el transcurso de sus investigaciones, el Cesio y el Rubidio.

Empleando las mismas técnicas que Fraunhofer, Angstrom en 1862, estudiando el espectro solar, encontró hidrógeno en su atmósfera.

Ångström fue el primero, en 1867, en examinar el espectro de las auroras boreales, y detectó y midió la línea brillante caracerísticas en la región del amarillo-verde, aunque se equivocó en suponer que esa misma línea, a veces conocida con su nombre, se vería también en la luz zodiacal.amstron3En 1868 publica su gran mapa del espectro normal del Sol en Recherches sur le spectre solaire, incluyendo medidas detalladas de más de 1000 líneas espectrales, ya antes contempladas por Joseph von Fraunhofer., que durante mucho tiempo permaneció como una referencia en cuestión de longitud de onda, aunque sus medidas fueran inexactas en una parte en 7000 u 8000 debido a que el metro que usó como estándar era demasiado corto.

Para expresar las longitudes de onda utilizó como unidad de medida la diezmillonésima parte de un milímetro y que, como homenaje a él, se le conoce como Angstrong. Se utiliza en las medidas atómicas y para las longitudes de onda de la radiación electromagnética. El símbolo del ángstrom es Å.

Angstrong recibió la Medalla Rumford de la Real Sociedad en 1872,

La difusión de la luz por parte de las partículas suspendidas en una solución coloidal; el efecto Tyndall.

El 2 de agosto de 1820, nacía el físico irlandés John Tyndall (Leighlinbridge (condado de Carlow), Irlanda, 2 de agosto de 1820 – 4 de diciembre de 1893).

tyndallAl terminar sus estudios primarios fue empleado en una oficina del catastro y, entre 1843 y 1847, fue ingeniero en una compañía de ferrocarriles de Manchester. En 1847 obtuvo plaza de profesor en el Queenwood College de Hampshire. Marchó a estudiar en la Universidad alemana de Marburgo, donde fue alumno de Bunsen, y en Berlín.

Con Bunsen estudió el diamagnetismo y otras propiedades magnéticas de los cristales. A su regreso, en 1853, fue profesor en la Royal Institution, donde coincidió con M. Faraday, con quien trabó una gran amistad y a quien sucedió como Inspector de esta institución en 1867.

Como colaborador del científico británico Michael Faraday llevó a cabo numerosos experimentos sobre la fuerza de atracción del magnetismo y sobre el diamagnetismo, pero es especialmente conocido por sus estudios sobre la conducción del calor en gases y vapores. Durante tales estudios identificó el fenómeno de la difusión de la luz por parte de las partículas suspendidas en una solución coloidal (efecto o fenómeno de Tyndall).

El efecto Tyndall es el fenómeno físico encargado de que las partículas coloidales en una disolución o un gas sean visibles al dispersar la luz. Por el contrario, en las disoluciones verdaderas y los gases sin partículas en suspensión son transparentes, pues prácticamente no dispersan la luz. Esta diferencia permite distinguir a aquellas mezclas heterogéneas que son suspensiones.

Las disoluciones verdaderas son claras y transparentes y no es posible distinguir ni macroscópica ni microscópicamente sus partículas disueltas de la fase dispersante. En cambio, las dispersiones presentan un aspecto turbio que se debe a la facilidad con que se visualizan las partículas suspendidas en el medio líquido. En las dispersiones coloidales pasa exactamente lo mismo; sus micelas gozan de la propiedad de reflejar y refractar la luz, y además la luz dispersada está polarizada. De este modo, el trayecto que sigue el rayo luminoso en una dispersión coloidal es visualizado gracias a las partículas coloidales, convertidas en centros emisores de luz.
tyndall4Los rayos del sol son dispersados por las moléculas del aire de la atmósfera. La luz azul, cuya longitud de onda es más corta, se dispersa más que la luz roja. Mirando al cielo, en dirección opuesta al sol, se observa sólo luz dispersa,y el cielo es más azul. Este efecto fue luego explicado teóricamente por Lord Rayleigh de una forma más general.

En 1887, confirmó la teoría de biogénesis, formulada por Luis Pasteur en 1864, aplicando esterilización por calentamiento discontinuo, que actualmente se conoce tyndalización, evidenció la existencia de formas microbacterianas por reposo, muy resistentes al calor, lo cual fue confirmado más tarde por Ferdinand Cohn. Gracias a esta demostración se le reconoce como padre de la Microbiología junto a Pasteur. La teoría derribó la anterior, de Generación Espontánea que se encontró vigente desde 1745.

La tindalización consiste en someter una sustancia a esterilizar a un proceso seriado de elevación y disminución de la temperatura, de modo tal que en cada una de esas etapas se eliminen paulatinamente las formas vegetativas y de esporas presentes. Se requiere un mínimo de tres sesiones de elevación y disminución de la temperatura.

Gracias a sus aportes hoy en día se usan sistemas de ventilación complejos en los quirófanos para evitar la agregación de partículas aéreas en los pacientes en intervención. Además del uso de flamas en los laboratorios de microbiología como medio estéril en la preparación de cultivos.

tyndall3

El auténtico inventor del láser; Gordon Gould.

El 17 de julio de 1920, nacía el físico estadounidense Gordon Gould (17 de julio de 1920 – 16 de septiembre de 2005).

gordon gould2Gould se licenció en la Union College ciencias, en física, y obtuvo un máster en la Universidad de Yale, especializándose en óptica y espectroscopia.

Entre marzo de 1944 y enero de 1945 trabajó en el Proyecto Manhattan, pero fue despedido debido a sus actividades como miembro del Partido Comunista.

En 1949, Gould asistió a la Universidad de Columbia para conseguir el doctorado en óptica y espectroscopia rotacional.

En 1956, Gould propuso el uso del bombeo óptico para estimular un máser, cuya idea fue deliberada con su inventor, el premio Nóbel Charles Townes, profesor en Columbia. Townes asesoró a Gould en la obtención de una patente, y acordó ser su testigo.

En noviembre de 1957, Gould se dio cuenta de la posibilidad de fabricar un resonador óptico eficiente, al disponer de dos espejos en forma de un interferómetro Fabry-Pérot. A diferencia de otros diseños que se habían sugerido, esta propuesta de llevarse a cabo, ocasionaría una emisión intensa, coherente. Siendo que las caras de la oquedad no precisarían ser reflectantes, el medio de ganancia podría ser fácilmente bombeado para lograr la inversión de población necesaria. Gould también sugirió el bombeo del medio a través de colisiones a nivel atómico, y anticipó varias de las aplicaciones potenciales que podría tener semejante ingenio.

gordon gouldGould anotó su análisis y propuso algunas aplicaciones en su libreta de laboratorio bajo el encabezamiento “Cálculos aproximados sobre la viabilidad de un LASER: Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación, el primer empleo que se registra de este acrónimo. El cuaderno de Gould fue el primer manual para la construcción de un láser viable, y considerando lo que tenía entre manos lo llevó a una notaría para tener su trabajo certificado ante notario. Arthur Leonard Schawlow y Charles Townes descubrieron al margen de Gould la importancia del filtro de Faby-Pérot—unos tres meses más tarde—y denominaron al artefacto resultante un “máser óptico”. El dispositivo recibió en un principio el término dado por Gould en una conferencia en 1959, y fue adoptado a pesar de la negativa por parte de Schawlow y sus colegas.

Gould abandonó Columbia sin completar su doctorado y entró en la empresa Technology Research Group (TRG), en Long Island, que vio los beneficios en potencia del aparato y solicitó una beca del Departamento de Defensa para desarrollarlo. TRG recibió dicha beca, pero a Gould se le prohibió trabajar en el proyecto e incluso ver sus notas originales, ahora clasificadas, de nuevo debido a su breve flirteo con el comunismo.

Debido a la imposibilidad de cooperación por parte de Gould, TRG perdió la carrera por alcanzar la construcción de un láser funcional que sí conquistó Theodore Maiman en el Hughes Research Laboratories (Laboratorios de investigación Hughes).
laser5Gould y TRG comenzaron a solicitar patentes en las tecnologías desarrolladas. El primer par de aplicaciones, ambas archivadas en abril de 1959, incluían láseres basados tanto en resonadores ópticos Fabry-Pérot como bombeos ópticos, siendo éstos bombeados por colisiones en descarga gaseosa (como en láseres de neón-helio), amplificadores ópticos, conmutación Q, heterodino óptico, el empleo de cristales del ángulo de Brewster mediante control de polarización, y aplicaciones que incluían equipamiento para desencadenar reacciones químicas, medidores de distancia, comunicaciones y LIDAR. Schawlow and Townes también solicitaron una patente para el láser, la cual fue concedida en marzo de 1960. Gould y TRG iniciaron una demanda, basados en el precedente creado en su cuaderno certificado ante notario en 1957.

Charles H. Townes, Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964 por “los trabajos fundamentales en el campo de la electrónica cuántica”, los cuales condujeron a la construcción de osciladores y amplificadores basados en los principios de los máser-láser.

Frustrado por la falta de reconocimiento, Gould inició una batalla jurídica que se prolongaría durante décadas para obtener la aprobación de las 10 solicitudes de patentes que presentó en 1959. No obstante, debido a los grandes costes de las batallas legales, se vio obligado a renunciar al 80% de los derechos de autor en favor de las empresas que financiaron sus litigios. Ganó su primer juicio en 1977 En 1985, tras casi 30 años de litigios, Gould consiguió que la Corte Federal de Washington le concediera la patente. Gloud reclamó el dinero que tendría que haber obtenido de haber presentado el cuaderno de notas directamente, pero no empezó a cobrar derechos de autor hasta 1988, cuando la Oficina de Patentes finalmente admitió su demanda por la invención del láser de bombeo óptico.

El comportamiento de la luz y una lente universal; Fresnel.

El 14 de julio de 1827, fallecía el físico francés Augustin-Jean Fresnel (10 de mayo de 1788 – 14 de julio de 1827).

fresnelA los trece años   entró en la École Centrale de Caen, y a los dieciséis en la École Polytechnique, donde se graduó con honores. Desde entonces accedió a la École nationale des ponts et chaussées. Trabajó como ingeniero en las regiones de Vendée, Drôme e Ille-et-Vilaine; pero tras apoyar a los Borbones en 1814 perdió su cargo cuando Napoleón volvió al poder.

Sus investigaciones en óptica, que continuaría hasta su muerte, parece que empezaron en el año 1814, cuando escribió el borrador de un ensayo sobre la aberración óptica que, sin embargo, no se publicaría. En 1818 escribió una memoria sobre la difracción por la cual se le otorgaría al año siguiente el premio de la Academia francesa de ciencias de París. En 1819 fue nombrado comisionado para los faros, para los que fue el primero en construir un tipo especial de lentes, llamados lentes de Fresnel, que sustituirían a los espejos. En 1823 fue nombrado unánimemente miembro de la academia y en 1825 pasó a ser miembro de la Royal Society de Londres, que en 1827, cuando se enfrentaba a la enfermedad que le mataría, le premió con la Medalla Rumford. Falleció de tuberculosis en Ville-d’Avray, cerca de París.

Sus descubrimientos y deducciones matemáticas, fundamentadas en el trabajo experimental de Thomas Young, extendían el principio de Huygens a más fenómenos ópticos. fresnel3

Su empleo de dos espejos metálicos planos, que formaban entre sí un ángulo de casi 180°, le permitieron evitar los efectos de la difracción causados por las aperturas en el experimento de Grimaldi sobre la interferencia. Esto le permitió conjuntar la teoría de ondas con el fenómeno de la interferencia.

Estudió las leyes de la interferencia de los rayos polarizados con François Arago. Obtuvo luz con polarización circular mediante cristales romboidales, conocidos como “rombos de Fresnel”, que tenían ángulos obtusos de 126° y agudos de 54°.

Quizás es más conocido del público por ser el inventor de la lente de Fresnel, que se usó por primera vez en 1823 en el faro de Cordouan cuando trabajaba para la Comisión de Faros, y que hoy en día se encuentra en muchas aplicaciones.

La lente de Fresnel, llamada así por su inventor, el físico francés Augustin-Jean Fresnel, es un diseño de lentes que permite la construcción de lentes de gran apertura y una corta distancia focal sin el peso y volumen de material que debería usar en una lente de diseño convencional. Fue inventada en 1822 y probada por primera vez al año siguiente en el faro de Cordouan.

fresnel2Cuando las lentes son grandes, su grosor puede hacerse excesivo, haciendo la lente muy pesada y cara. En vez de ello, se puede mantener los radios de curvatura de las lentes separándolas en anillos circulares. El grosor de la lente en cada anillo es diferente, eliminando el enorme espesor que tendría la lente de ser sus superficies contínuas, mientras que la superficie presenta un aspecto escalonado. Se emplean en lupas planas con formato de tarjeta de crédito, linternas de los faros, faros de los automóviles, indicadores de dirección, visores de realidad virtual, etc.

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