23 de octubre de 2016

Evolución de la óptica: del cristal pulido al telescopio

Se cree que hace más de 3.000 años, los habitantes del norte de Mesopotamia empezaron a colocar artículos de cerámica en los primeros hornos de alta temperatura, que ocasionalmente se decoraban con algún tipo de material vidriado. Estos esmaltes probablemente son los primeros productos similares al vidrio que se conocen. Así fue el comienzo de un largo ciclo de desarrollo del vidrio. A medida que la tecnología evolucionó, la calidad y la claridad de los productos de vidrio mejoró significativamente.

El cristal de roca (cuarzo), también fue descubierto hace varios miles de años. En siglos recientes se han hallado bastantes objetos interesantes, que revelan que se molía e incluso se pulía este mineral hace mucho tiempo. Era un proceso costoso y difícil que requería mucho tiempo, sin embargo algunos trozos de cuarzo relativamente transparentes fueron convertidos en objetos útiles.

Las primeras lentes pudieron haberse creado en Egipto sobre 2600 a.C., como parte de la estructura del ojo en las estatuas funerarias. En los ojos de algunas estatuas se observa una superficie frontal convexa (como nuestra córnea) así como una superficie trasera cubierta con pigmento, similar al iris humano. Existen ejemplos en el Museo Egipcio de El Cairo y en el Louvre de París.

Las lentes convexas fueron mencionadas por el griego Aristófanes en su obra “Las nubes” (423 a.C.). Sócrates y un amigo tienen algún tipo de diálogo con respecto a la “quema de vidrio”, sistema utilizado en aquellos tiempos para provocar incendios. Se ha escrito que el uso militar de espejos metálicos fue reconocido por Arquímedes (287-212 a.C.).

Séneca (4 a.C-65 d.C) fue el primero en hablar del efecto de aumento producido por los espejos cóncavos y por los frascos llenos de agua. En su libro “Cuestiones naturales” escribió: “Me gustaría añadir que todo parece mucho más grande cuando se ve a través del agua. Cualquier letra pequeña y borrosa puede verse más grande y más clara cuando se observa a través de un recipiente de vidrio lleno de agua”.

La lente de Nimrud (900-700 a.C), hallada en 1853 durante las excavaciones de la ciudad asiria de Nínive, es posiblemente uno de los artefactos más antiguos que se conocen. El Lothair Crystal (855-869), fabricado en Metz, Francia, para el rey carolingio Lothar II, es también un tesoro óptico importante. Las lentes vikingas de Visby han sido reconocidas por su historia, y por la posibilidad de que fuesen originarias de Persia. Estas lentes tienen una notable calidad de imagen con muy poca aberración esférica.

Lente de Nimrud (900-700 a.C)
Lothair Crystal (855-869)

El astrónomo musulmán Alhacén estudió la óptica ampliamente. Alrededor del año 995 escribió: “Un segmento de esfera de cristal hace que los objetos parezcan más grandes”. En su obra Opticae Thesaurus, escribió acerca de la visión, la reflexión y la refracción. Comentó que el vidrio alteraba cualquier luz que viajara a través de él. En el siglo XIII las obras de Alhacén fueron traducidas del árabe al latín, para que pudieran ser estudiadas por los eruditos de entonces.
Alhacén había hablado sobre el efecto lupa producido por las lentes esféricas plano-convexas. Dichas lentes son las conocidas piedras de lectura del siglo XII.

El vidrio artesanal también tuvo su origen en la antigüedad y el arte de su producción fue mejorando lentamente a lo largo de los siglos. A parte de los artesanos, los monjes también trabajaron con vidrio óptico. Surgieron lupas rudimentarias con asas simples, pero algún desconocido artesano empezó a experimentar con dos lupas individuales, las cuales unió mediante un remache metálico; habían sido creadas las primeras gafas. La idea llegó a Venecia y a la isla de Murano, donde fue incorporada inmediatamente a la industria de la fabricación de vidrio. A día de hoy se desconoce la identidad del verdadero inventor de las gafas.


Existía un gran secretismo alrededor de la producción de vidrio por parte de los gremios venecianos. Los artesanos independientes tampoco compartían sus secretos de esmerilado y pulido. Si a esto sumamos que los archivos de Venecia fueron destruidos en su mayoría en el siglo XIX, a día de hoy tenemos muy poca información al respecto. En Florencia, sin embargo, si que han sobrevivido miles de documentos hasta nuestros días, lo que ha permitido documentar la preeminencia de los artesanos florentinos en la producción de lentes para presbicia y para miopes.

Los monjes que trabajaban el vidrio óptico fueron reemplazados por un grupo de artesanos que se convirtieron en los antecesores de los ópticos modernos. Las lentes cóncavas no estuvieron ampliamente disponibles hasta mediados del siglo XV. La invención de la imprenta en esa época aumentó exponencialmente la demanda de ayudas para la visión, lo que llevó al nacimiento de una nueva industria.


Y así llegó el telescopio

En la antigüedad ya se utilizaban largos tubos vacíos para evitar la luz perturbadora cuando se quería observar algo, era el equivalente a un telescopio sin lente. Evidentemente, esto no aumentó la eficiencia visual cuando se trataba de observar las estrellas porque no había ningún aumento.

La fabricación de lentes y de vidrio había mejorado bastante a finales del siglo XVI. Probablemente a alguien se le ocurrió tratar de combinar más de una lente de forma similar a un telescopio con el fin de obtener una imagen ampliada y nítida. La invención del telescopio se convirtió en un desafío para los fabricantes de vidrio y de anteojos. Se descubrió amplificación cuando una lente divergente se alineaba con una lente convergente. Es de suponer que se estudiaron diferentes combinaciones y distintas distancias entre lentes. Debió ser un trabajo tedioso, pero finalmente se instalaron dos lentes a cierta distancia una de la otra, en un tubo cilíndrico vacío. Poco después del año 1600, este nuevo instrumento permitió acercar objetos distantes. Pero estas primeras lentes no fueron satisfactorias para el telescopio. El objetivo de un telescopio requiere una mayor exactitud a través de toda su abertura que una lente de gafas normal. Para poder introducir lentes de gran tamaño, el tubo del telescopio debía tener forma de trompeta. Esta forma permitiría la colocación del diafragma que corta la zona exterior de la lente.

Con la cámara oscura, inventada a finales del siglo XVI, se descubrió que la introducción de un diafragma mejoraba la imagen mediante el bloqueo de la distorsión periférica. Las lentes utilizadas en la cámara oscura eran lentes para gafas, por lo que cabe suponer que de ahí surgió la idea del diafragma para el telescopio. Mediante el método de ensayo y error, los fabricantes de lentes fueron al fin capaces de reducir la abertura con un diafragma de papel hasta conseguir una imagen óptica muy mejorada. Casi trescientos años después de la aparición de las primeras gafas, se consiguió alcanzar la claridad requerida para las lentes del telescopio.

Cámara oscura

En algún momento durante la década de 1590 fue creado el primer telescopio en la localidad holandesa de Middleburg. El fabricante de anteojos Johannes Lippershey desarrolló un telescopio consistente en una lente convexa combinada con una cóncava, a alrededor de un pie de distancia. Lippershey presentó su catalejo al duque de Nassau el 25 de septiembre de 1608 y se solicitó la patente de los Estados Generales de La Haya. Después fue invitado a La Haya para mostrar su invento y los observadores quedaron encantados de ver las lejanas ventanas de la iglesia de San Pedro en Leiden y el reloj de la iglesia de Delft. El duque de Nassau lo vio como una importante herramienta para espiar a las tropas enemigas.
Doce días más tarde, el artista ambulante Zacharias Janssen se presentó ante el Comité con otro telescopio de su invención. A los tres días, Jacob Metius de Alkmaar también solicitó una patente. Empezaron a aparecer telescopios por todos los Países Bajos, por lo que los Estados Generales decidieron rechazar todas las solicitudes de patentes, ya que se trataba de un artilugio demasiado fácil de copiar y entendían que podría haber sido inventado anteriormente.


Leonard Digges y su hijo Thomas se atribuyeron la invención de un telescopio reflector (una lente convexa y un espejo) 30 años antes de que Lippershey presentara el suyo. De hecho fueron muchos lo que reivindicaron la invención del telescopio, por lo que no podemos estar seguros de a quién puede atribuirse realmente el invento. Los historiadores coinciden en que Lippershey fue el primero que mostró un modelo de trabajo y el primero en solicitar una patente. Por este motivo Johannes Lippershey tiene el honor de ser reconocido como el inventor del telescopio.


Fuente:
* http://www.antiquespectacles.com/telescopes/telescopes.htm


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