III. LA �PTICA, LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO

III. LA �PTICA, LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO

1. LA �PTICA
TODAS las civilizaciones desarrollaron alg�n tipo de espejo para ver la reflexi�n de su imagen. Pudo ser un recipiente con agua o una piedra pulida. Con el desarrollo de la metalurgia se pudieron fabricar espejos de metal pulido que produc�an una imagen mucho m�s brillante. En Egipto los espejos eran art�culos comunes en cierto sector de la poblaci�n.
El griego Epicuro conoc�a la ley de la reflexi�n de la luz, como lo expresa Lucrecio en su libro De la naturaleza de las cosas donde se dice claramente que el �ngulo de incidencia es igual al �ngulo de reflexi�n. Tambi�n habla de la refracci�n de la luz, indicando que una varilla, parcialmente sumergida en el agua, se ve quebrada, pero no ofrece una explicaci�n semejante a la que dan la ley de la refracci�n, la ley de los senos, o la ley de Snell.
En la Antig�edad muchas personas pensaban que de los ojos se proyectaba algo que palpaba los objetos para verlos. Epicuro hace notar que es de los objetos de donde brotan part�culas que hieren los ojos e impresionan la vista.
Abu Al� Alhazen (965-1039). F�sico �rabe nacido en Irak. Se le considera uno de los creadores de la �ptica. Invent� la c�mara oscura, que consiste en un cuarto o caj�n oscuro que tiene en una de sus paredes un peque�o orificio. En la pared opuesta se forma una imagen invertida de los objetos exteriores. Este aparato es el antecesor de la moderna c�mara fotogr�fica.
Construy� equipos parab�licos como los que ahora se usan en los modernos telescopios y estudi� sus propiedades de enfoque.
Fabric� lentes y estudi� el enfoque que producen. Los conocimientos de �ptica en tiempos de Alhazen se muestran en la figura 20. La tradici�n cuenta que Arqu�medes defendi� su ciudad natal, Siracusa, empleando espejos c�ncavos de gran radio de curvatura, para concentrar la luz del Sol en los barcos enemigos y quemarlos. En la figura se observa tambi�n que eran conocidas la reflexi�n y la refracci�n de la luz: se ve un hombre frente a un espejo y a otro dentro de un estanque, al que se le ven las piernas quebradas. El arco iris entre las nubes es igualmente observable. Leonardo da Vinci, conociendo la tradici�n de Arqu�medes, dise�� por lo menos siete m�quinas para tallar espejos de gran tama�o y radio de curvatura, pero probablemente nunca construy� una de estas m�quinas (Figura 21). En la actualidad, para concentrar la luz solar en una peque�a zona se emplean muchos espejos planos peque�os, orientados en la direcci�n deseada.

Figura 20. Conocimientos de �ptica en tiempos de Alhazen (a�o 1000). Pueden verse en el esquema espejos c�ncavos que concentran la luz solar, espejos planos, el arco iris y la refracci�n de la luz, al observar las piernas del hombre en el estanque.

Figura 21. Uno de los dise�os de Leonardo da Vinci: aparato para tallar espejos esf�ricos de gran di�metro y radio de curvatura.
Desde el siglo XIV se desarroll� en Europa la construcci�n de lentes para corregir defectos de la vista, como puede observarse en diversas pinturas de la �poca. Cuenta la leyenda que en una tienda de lentes, en Holanda, un cliente comenz� a mirar a trav�s de dos lentes, puestas una enfrente de la otra y observ� que los objetos se ve�an m�s cerca de lo que en realidad se encontraban, se hab�a inventado as� el telescopio.

EL DESARROLLO DE LA �PTICA COMO CIENCIA
La noticia del descubrimiento del telescopio lleg� a Galileo en 1609, y seis meses despu�s hab�a dise�ado y construido un telescopio ideado por �l. Lo m�s importante es que, por primera vez, emple� este telescopio y los otros que construy� posteriormente, a la investigaci�n de la mec�nica celeste.
Observ� que la Luna ten�a monta�as, y el Sol manchas que cambiaban con el tiempo, de donde dedujo que giraba alrededor de su eje, con periodo de 27 d�as. Al observar las estrellas vio que permanec�an puntuales en el telescopio, aun las m�s brillantes, mientras que los planetas se ve�an como peque�as esferas. La conclusi�n de Galileo fue que las estrellas deb�an estar mucho m�s lejanas que los planetas y que el Universo pod�a ser indefinidamente grande. Descubri� cuatro sat�lites de J�piter.
Galileo fue el primero en proponer un m�todo para medir la velocidad de la luz, que consist�a en que dos hombres con linternas, subidos en dos monta�as pr�ximas, al destapar el primero su linterna, y ver la luz el segundo, �ste destapar�a la suya y el primero medir�a el tiempo transcurrido desde que destap� su linterna hasta que observ� la luz del otro. La velocidad de la luz se encontrar�a dividiendo el doble de la distancia entre las monta�as, entre el tiempo empleado. Este m�todo no dio resultado porque la luz se mueve muy aprisa y el tiempo de respuesta de los observadores es muy lento. Dos siglos despu�s, el franc�s Fizeau emple� este m�todo con �xito, sustituyendo al segundo observador con un espejo y dotando al primero con una rueda dentada por la que pasaba la luz de ida y de vuelta. Al ir aumentando la velocidad de la rueda, hab�a un momento en que la luz que pasaba entre dos dientes, al regresar chocaba con el diente pr�ximo.
Willebrord Snell (1591-1626). F�sico holand�s. Descubri� la ley de la refracci�n de la luz. En un tri�ngulo rect�ngulo, o sea el que tiene un �ngulo recto, el seno de uno de los �ngulos agudos es el cociente que resulta de dividir el cateto opuesto al �ngulo, entre la hipotenusa.
Cuando la luz pasa de un medio a otro, por ejemplo del aire al vidrio o al agua, se dice que refracta. Se llama �ngulo de incidencia al formado por el rayo incidente con la normal a la superficie de separaci�n entre los dos medios y �ngulo de refracci�n al formado entre el rayo refractado y la normal.
La ley de Snell nos dice que para dos medios dados, el seno del �ngulo de incidencia, entre el seno del �ngulo de refracci�n, es una constante, y que el rayo incidente, la normal y el rayo refractado se encuentran en un mismo plano.
Esta ley es fundamental para dise�ar lentes y aparatos �pticos.
Un rayo luminoso al atravesar un vidrio de caras planas y paralelas despu�s de refractarse dos veces sale paralelo al rayo incidente (Figura 22).

Figura 22. Reflexi�n y refracci�n de un rayo luminoso al atravesar un vidrio plano de caras paralelas, de acuerdo con la ley de Snell.
Descartes tambi�n descubri� esta ley, pero public� sus resultados despu�s de Snell.
Marcelo Malpighi (1628-1694). Fisi�logo italiano. Como una consecuencia del invento del telescopio por Galileo, Malpighi consider� que pod�a dise�arse una combinaci�n de lentes que aumentara el tama�o de los objetos peque�os. As� lleg� a inventar el microscopio y la microscop�a que se desarrollaron ampliamente a mediados del siglo XVII.
En 1650 estudi� el tejido de los pulmones de las ranas y mostr� que la sangre fluye a trav�s de un complejo sistema de vasos y conductos donde la sangre se oxigena.
Malpighi y sus seguidores mostraron que el mundo de lo infinitesimal es tan importante como el mundo macrosc�pico o la astronom�a.

Anton van Leeuwenhoek (1632-1723). Perfeccion� el microscopio y fue el primero en describir los espermatozoides. En 1667 descubri� los primeros animales unicelulares llamados protozoarios y en 1683 describe a las bacterias. Encontr� que las moscas tienen peque�os par�sitos.
En su vida tall� 419 lentes que emple� en los microscopios que construy�. Sus microscopios tuvieron amplificaciones hasta de doscientos y su construcci�n fue simple, consist�a en una sola lente muy peque�a, del tama�o de una cabeza de alfiler, tallada con gran perfecci�n. Por ella Leeuwenhoek observ� lo que ning�n otro hombre en su tiempo pudo ver.

EL DESARROLLO DE LA �PTICA MODERNA
Cristi�n Huygens perfeccion� el telescopio y as� descubri� nuevas maravillas en el firmamento. La gran nebulosa de Ori�n, anillos de Saturno y un sat�lite de este planeta, al que Huygens llam� Tit�n. Fue el primero que estim� la enorme distancia a que se encuentran las estrellas. Calcul� la distancia a la que deber�a llevarse al Sol para que se viera con el brillo de la estrella Sirio, y a esa distancia supuso que se encontraba esa estrella. En realidad, Sirio es mucho mayor y m�s brillante que el Sol, por lo que la distancia estimada para Sirio result� veinte veces menor que la real.
La primera teor�a sobre la naturaleza de la luz la formul� Huygens, al suponer que era un fen�meno ondulatorio, similar al de las ondas sonoras o las ondas en el agua, explicando las leyes de la reflexi�n y de la refracci�n de la luz, al suponer que la luz viaja con menor velocidad en el agua o en el vidrio que en el vac�o o en el aire. Esta teor�a, con ciertos cambios, es v�lida hasta la fecha.
Issac Newton impuls� notablemente la �ptica. Ingres� a la Royal Society en 1672 por haber ideado un nuevo telescopio de reflexi�n que empleaba como elemento fundamental un espejo esf�rico c�ncavo de menos de tres cent�metros de di�metro y quince cent�metros de distancia focal que amplificaba treinta veces (Figura 23). En la cuarta edici�n de su libro Opticks, menciona uno de quince cent�metros de di�metro y casi dos metros de distancia focal, con amplificaci�n hasta de 300 veces, dependiendo del ocular usado. Newton encontr� que al pasar la luz solar por un prisma, �sta se descompon�a en los colores del arco iris, o sea que la luz blanca era una mezcla de colores. Las lentes empleadas en los telescopios de Galileo y Huygens se comportan como prismas y descomponen la luz en diversos colores, produciendo im�genes defectuosas Esto se corrige en los telescopios de reflexi�n y por eso los grandes telescopios modernos (como los de San Pedro M�rtir, en Baja California Norte, y el de Cananea, M�xico) son de reflexi�n (Figura 24). Newton cre�a que no se pod�an corregir los defectos crom�ticos de las lentes. De acuerdo con la ley de la refracci�n, al pasar un rayo de luz blanca del aire al vidrio se quiebra, alej�ndose de la normal a la superficie de separaci�n. Al refractarse, la luz se descompone en los colores del arco iris, o sea que no se quiebra igual el rojo que el violeta. Newton no consider� que existen muchos tipos de vidrios y que cada uno de ellos descompone la luz blanca en forma diferente.

Figura 23. Esquema de uno de los telescopios construidos por Newton.

Figura 24. (a) Maquinado del espejo de dos metros de di�metro en el Instituto de Astrof�sica, �ptica y Electr�nica de Puebla, M�xico, para el telescopio de Cananea.

Figura 24 (b) Telescopio con espejo de dos metros de di�metro de San Pedro M�rtir, Baja California Norte.
Treinta a�os despu�s de la muerte de Newton, John Dollond demostr� que empleando combinaciones de lentes de diferentes tipos de vidrios se pod�a reducir notablemente la aberraci�n crom�tica (Figura 25). Actualmente, todos los lentes de las c�maras fotogr�ficas, microscopios, telescopios de refracci�n y en general de todos los instrumentos �pticos, se construyen con correcci�n crom�tica.

Figura 25. Correcci�n crom�tica lograda empleando dos o m�s lentes de diferentes tipos de vidrio.

En oposici�n a la teor�a ondulatoria de la luz de Huygens, Newton desarroll� la teor�a corpuscular, seg�n la cual los objetos luminosos emiten part�culas o corp�sculos luminosos. La raz�n que daba era que la luz viaja en l�nea recta, como lo demuestra el hecho de que un objeto iluminado produce sombras. Las ondas sonoras, en cambio, dan vuelta alrededor de los obst�culos que encuentran, de manera que uno puede o�r un ruido que se produce a la vuelta de una esquina. Grimaldi, Young y Fresnell encontraron que la luz s� se desv�a un poco alrededor de los obst�culos que encuentra, lo que es dif�cil de explicar en una teor�a corpuscular.
Para explicar la ley de la refracci�n de la luz, Newton necesitaba que la luz se propagara m�s aprisa en el agua que en el aire, que era lo opuesto a lo que necesitaba la teor�a ondulatoria de Huygens. Se tuvo que esperar dos siglos para que el franc�s Foucault midiera la velocidad de la luz en el agua y le diera la raz�n a la teor�a ondulatoria de Huygens.
Olaus Roemer (1644-1710). Astr�nomo dan�s. Fue la primera persona que midi� la velocidad de la luz.
Galileo al descubrir los sat�lites de J�piter observ� que �stos se mov�an con precisi�n cronom�trica, tanto que �l trat� de usarlos como un reloj de precisi�n que pudieran usar los marinos para determinar en altamar su posici�n geogr�fica.
Al girar en sus �rbitas, los sat�lites son eclipsados por J�piter y vuelven a aparecer.
Roemer observ� con gran sorpresa que cuando la Tierra, al moverse en su �rbita, se iba acercando a J�piter, los eclipses llegaban progresivamente antes de lo esperado y cuando se iba alejando, los eclipses se retrasaban. La explicaci�n de Roemer fue que cuando la Tierra y J�piter se encuentran lejos, la luz que emiten sus sat�lites tarda m�s en llegar que cuando est�n cerca. De estas medidas obtuvo Roemer la velocidad con que se propaga la luz en el espacio.
Anteriormente hablamos de c�mo Galileo y su ayudante trataron de medir la velocidad de la luz lanz�ndose se�ales luminosas desde dos colinas pr�ximas y fallaron en su intento. Roemer encontr� la manera de observar se�ales luminosas que le eran enviadas en tiempos precisos a trav�s de una enorme distancia como es el di�metro de la �rbita de la Tierra. Las "dos colinas" empleadas por Roemer le permitieron encontrar que la luz se propaga con una velocidad de 227 000 kil�metros por segundo. Las modernas determinaciones nos dan un valor de 299 792 kil�metros por segundo, pero la medida de Roemer no fue tan mala para ser la primera.
Roemer expuso su descubrimiento en 1676 en una reuni�n de la Academia de Ciencias de Par�s. En l681 fue nombrado astr�nomo real del rey Christiaan V de Dinamarca.
Tomas Young (1773-1829). F�sico ingl�s. Despu�s de los trabajos de Huygens y Newton, el avance de la �ptica fue insignificante durante m�s de un siglo. El gran prestigio de Newton hizo que la teor�a corpuscular fuera la que contara con una mayor aceptaci�n entre los f�sicos de esa �poca y que la teor�a ondulatoria de Huygens se le diera menos importancia.
El mejor argumento en contra de la teor�a ondulatoria era que la luz produc�a o luz o sombra y que por lo tanto no era como las ondas sonoras que daban vuelta alrededor de los obst�culos que encontraba, o sea que se comportaba como un haz de part�culas.
Un f�sico italiano, Francisco Grimaldi (1618-1663), haciendo pasar un haz luminoso por dos peque�os orificios, uno despu�s de otro, hab�a encontrado que la luz se desviaba un poco, produciendo una serie de anillos y colores. A este fen�meno lo llam� difracci�n de la luz. Estos estudios tuvieron poca resonancia en su tiempo, mas ciento cincuenta a�os despu�s los trabajos de Young, Arago y Fresnell, hicieron ver la importancia de este descubrimiento.
A Young le interesaba el estudio del sonido y hab�a observado que cuando un sonido de cierta frecuencia o tono pasaba por dos orificios, a veces se reforzaba y a veces casi no se escuchaba. Esto lo explicaba haciendo ver que las ondas sonoras que proven�an de los orificios en ciertos lugares se reforzaban y en otros se anulaban, o sea que ten�an interferencias constructivas y destructivas. Este fen�meno puede verse materialmente si se realiza con ondas de agua en un tanque.
Lo importante fue que Young lo realiz� con ondas luminosas. Hizo pasar la luz a trav�s de dos peque�os orificios y observ� en una pantalla franjas alternadas de luz y de sombra, como en el caso de las ondas sonoras o las ondas de agua. Estos estudios no fueron bien vistos por los cient�ficos ingleses porque estaban en contra de la teor�a corpuscular de Newton, y correspondi� a los franceses Fresnell y Arago desarrollar la teor�a ondulatoria de la luz.
Agust�n Juan Fresnell (1788-1827). F�sico e ingeniero franc�s. Gran parte de su vida trabaj� como ingeniero de caminos en Francia. Por oponerse al regreso de Napole�n de la isla de Elba perdi� su empleo y, durante los cien d�as que dur� su despido, se interes� por la �ptica y la desarroll� en forma notable, construyendo la estructura matem�tica completa de la teor�a ondulatoria de la luz.
Fresnell fue para la �ptica lo que Newton para la mec�nica, claro que hubo otros gigantes que lo precedieron, como Huygens, que inici� y construy� las bases de esta teor�a siglo y medio antes, as� como Grimaldi y Young que observaron la difracci�n y la interferencia de la luz. Huygens supuso que las ondas luminosas eran longitudinales, como las sonoras en el aire, en cambio Fresnell supuso a las ondas transversales, es decir que las vibraciones eran perpendiculares a la direcci�n de propagaci�n de la onda. Exist�a un fen�meno que no pod�a explicarse ni por la teor�a corpuscular ni por la teor�a ondulatoria con vibraciones longitudinales y era que si se miraba un escrito a trav�s de un cristal de espato de Islandia (calcita), las letras se ve�an dobles.
Como las vibraciones transversales pueden darse en diferentes direcciones o planos, la luz al pasar del aire al espato de Islandia puede ser refractada en dos �ngulos diferentes, porque uno de los rayos puede consistir en ondas que oscilan en un plano (luz polarizada) y el otro rayo en ondas que oscilan en un plano perpendicular al primero. La luz polarizada tiene grandes aplicaciones en la actualidad y fue empleada con gran �xito por Pasteur en sus estudios de qu�mica org�nica.
En 1815 present� los resultados de sus investigaciones a la Academia de Ciencias de Par�s y encontr� fuerte oposici�n por parte de los grandes cient�ficos: Laplace, Biot y Poisson. Poisson objet� que si esa teor�a fuera cierta, la sombra de un disco deber�a tener un punto brillante en el centro, lo que consideraba absurdo. Los experimentos demostraron que no ten�a nada de absurdo y que Fresnell ten�a raz�n. En 1818 se le otorg� un premio de la Academia de Ciencias y los jueces que votaron en su favor en forma un�nime fueron los que antes lo criticaron: Laplace, Biot y Poisson.
Fresnell dise�� las lentes que llevan su nombre que se usan en los faros y que son m�s eficientes que los espejos esf�ricos.
La mayor dificultad de la teor�a ondulatoria de la luz fue encontrar el medio en que se realizaban las Vibraciones. Las ondas sonoras se propagan en el aire o en los l�quidos o s�lidos. Los partidarios de la teor�a ondulatoria postularon la existencia del �ter, que llenaba todo el espacio incluyendo la zona interplanetaria donde existe pr�cticamente un vac�o absoluto. Las vibraciones del �ter produc�an las ondas luminosas. S�lo los s�lidos pueden transmitir ondas transversales, por lo que el �ter, que llenaba todo, deb�a tener propiedades el�sticas dif�ciles de entender y aceptar. La eliminaci�n del �ter tuvo que esperar al desarrollo de la teor�a electromagn�tica de la luz de Maxwell y de la teor�a de la relatividad de Einstein.
En las M�moires de L'Academie Royale des Sciencies de L'Institut de France, volumen V, 1826, Fresnell dice:

Grimaldi fue el primero en observar el efecto que un rayo de luz produce en otro rayo. Recientemente el distinguido doctor Tom�s Young lo ha demostrado por medio de un sencillo e ingenioso experimento en el que se producen franjas luminosas por el encuentro de rayos deflectados en dos lados de un objeto opaco.
Bandas luminosas m�s finas y brillantes pueden obtenerse cortando dos rendijas paralelas y pr�ximas, en un cart�n u hoja de metal y colocando la pantalla as� preparada enfrente de un punto luminoso. Nosotros podemos observar por medio de una lupa colocada entre el cuerpo opaco y el ojo, que la sombra est� llena de un gran n�mero de brillantes franjas de colores por tanto tiempo como la luz ilumine a ambas rendijas simult�neamente, pero que desaparece cuando la luz se elimina de una de las rendijas.
Si permitimos que dos rayos de luz de la misma fuente luminosa se re�nan bajo un �ngulo peque�o, al ser reflejados por dos espejos met�licos obtendremos tambi�n bandas similares con colores m�s puros y brillantes que antes.

En tiempos de Fresnell se empleaban en los experimentos rayos solares que se llevaban al laboratorio por medio de espejos y se descompon�an en rayos de colores por medio de prismas. Hoy en d�a, con los rayos l�ser (del ingl�s, Light Amplification by Stimulated Emision of Radiation) se dispone de haces de luz monocrom�tica (de un color) de gran intensidad y casi paralelos. Actualmente se puede lanzar un rayo l�ser a una regi�n de la Luna y observar la luz que se refleja a la Tierra.
Con un aparato que emite rayos l�ser podemos producir bellos anillos de interferencia de la luz (Figura 26). El rayo se hace pasar por un orificio hecho en un cart�n, se refleja posteriormente en un espejo en el que se deposit� polvo de grafito de un l�piz, para dispersar un poco el rayo l�ser. Al regresar el rayo y pasar nuevamente por el orificio produce el espectro de interferencia en el cart�n. La luz del rayo que usamos es de un rojo intenso, lo mismo que los anillos brillantes. El rayo l�ser se hizo m�s visible por medio de humo de cigarro.

Figura 26. Anillos de interferencia de la luz producidos al pasar un rayo l�ser (de ida y vuelta) por la superficie exterior de un espejo que ten�a polvo de grafito para dispersar un poco el rayo.
Jos� von Fraunhofer (1787-1826). F�sico alem�n. Estudi� las diferentes propiedades �pticas de los vidrios, dependiendo de su proceso de fabricaci�n. Fue el primero en usar rejillas de difracci�n (m�ltiples finos alambres paralelos colocados en un plano), que sustituyen a los prismas al descomponer la luz blanca en un espectro de colores. Desde ese tiempo se fabrican finas rejillas de difracci�n rayando placas de vidrio o metal con finos cortes de l�neas paralelas.
Haciendo pasar la luz del Sol, primero por una rendija y despu�s por un prisma, observ� que el espectro solar est� cruzado por numerosas l�neas oscuras; �l observ� m�s de seiscientas.
De la misma forma observ� que la luz de las estrellas tiene tambi�n l�neas oscuras. Correspondi� a Kirchhoff, medio siglo despu�s, emplear estas l�neas como un poderoso instrumento en las investigaciones f�sicas, qu�micas y astron�micas.
Armando Fizeau (1819-1896). F�sico franc�s. Fue el primero en medir la velocidad de la luz en la Tierra empleando fundamentalmente el m�todo ideado por Galileo pero altamente perfeccionado. Antes que �l, Roemer y Bradley hab�an medido esta velocidad empleando cada uno m�todos astron�micos diferentes.
En 1849, Fizeau coloc� en una colina una rueda dentada que giraba r�pidamente; en otra colina, separada unos ocho kil�metros, coloc� un espejo e hizo pasar un haz de luz a trav�s de los dientes del disco giratorio que se reflej� en el espejo y regres� a la rueda dentada despu�s de recorrer diez y seis kil�metros. Si se va aumentando la velocidad de la rueda dentada, habr� un momento en que no se vea la luz reflejada porque un diente lo impedir�. La velocidad de la luz se encontr� dividiendo la distancia recorrida (diez y seis kil�metros) entre el tiempo empleado por un diente de la rueda en ocupar el hueco pr�ximo. El valor hallado fue un cinco por ciento mayor al que ahora se considera como m�s preciso (Figura 27).

Figura 27. (a) M�todo de Fizeau para determinar la velocidad de la luz, empleando una rueda dentada que giraba a gran velocidad

Figura 27. (b) M�todo de Foucault para determinar la velocidad de la luz en el aire y en el agua, empleando un espejo que giraba a gran velocidad mientras que la luz va y viene del tubo, el espejo rotatorio gira un �ngulo G y el rayo B a C forma un �ngulo 2G, con la direcci�n del rayo inicial.
En el caso de las ondas sonoras, a cada tono corresponde una frecuencia (n�mero de oscilaciones cada segundo). A un tono agudo, una frecuencia alta y a un tono grave, una baja.
Doppler observ� (1842) que el silbato de un tren ten�a un tono m�s agudo (mayor frecuencia) cuando se acercaba, que cuando se alejaba. En la actualidad, con tantos autom�viles tocando sus bocinas al acercarse y alejarse de nosotros, todos hemos observado este fen�meno.
Teniendo en cuenta que la luz es, como el sonido, un fen�meno ondulatorio, a cada color le corresponde una frecuencia. Al rojo una frecuencia menor, al violeta mayor y frecuencias intermedias a los colores intermedios el arco iris.
Fraunhofer hab�a encontrado que la luz del Sol y las estrellas al observarse a trav�s de una rendija y un prisma (espectroscopio) ten�an una serie de l�neas oscuras y que a cada una correspond�a una frecuencia definida.
Fizeau hizo ver que el efecto Doppler tambi�n deber�a producirse con las ondas luminosas y que si una estrella se aleja de nosotros la posici�n de las l�neas del espectro deb�a de moverse hacia el rojo (disminuyendo su frecuencia) y al acercarse, correrse hacia el violeta. Este efecto ha sido una arma poderosa para estudiar el Universo que nos rodea.
Juan Bernardo Foucault (1819-1868). F�sico franc�s. Colabor� con Fizeau en la determinaci�n de la velocidad de la luz, por medio de la rueda dentada, y poco tiempo despu�s desarroll� su propio m�todo.
Foucault sustituy� la rueda dentada por un espejo rotatorio. Se env�a un haz luminoso al espejo rotatorio y durante un corto instante, cuando tiene una posici�n adecuada, la luz reflejada se dirige al espejo fijo que la regresa nuevamente al espejo rotatorio. Al llegar nuevamente al espejo rotatorio, �ste habr� girado un cierto �ngulo y se reflejar� en una direcci�n diferente a la direcci�n en que se inici� el experimento. Con estas medidas, Foucault midi� la velocidad de la luz casi con el valor que se considera como el m�s exacto. Adem�s, con este m�todo no se requiere que el espejo fijo se encuentre muy lejos del espejo rotatorio y as� pudo determinar la velocidad con que la luz se propaga en el agua.
De acuerdo con la teor�a ondulatoria de la luz, �sta debe propagarse m�s lentamente en el agua que en el aire, y de acuerdo con la teor�a corpuscular, al contrario. Foucault encontr� que la teor�a ondulatoria era la correcta.
Foucault se hizo famoso por haber ideado el p�ndulo que lleva su nombre y con �l demostr� que la Tierra gira alrededor de su eje (v�ase el cap�tulo sobre mec�nica).
Gustavo Roberto Kirchhoff (1824-1887). F�sico alem�n. Observ� que al colocar una sal o mineral en una flama intensa, la sustancia emite luz que, al ser analizada con un espectroscopio (una rendija, un prisma y un anteojo), produc�a un espectro formado por numerosas l�neas de colores. De esta experiencia dedujo que cada elemento qu�mico, cuando se le calienta hasta hacerlo incandescente, emite un espectro de l�neas de colores caracter�stico. Esto es que si un experto mira esa combinaci�n de l�neas puede decir de inmediato de qu� elemento se trata (como si estuviera leyendo oro, plata, sodio, etc.), como si viera la huella digital o firma del elemento (Figura 28). Not� que los vapores de sodio producidos al quemar sal com�n (cloruro de sodio) en una flama intensa, producen una l�nea muy notable por ser doble, amarilla y muy intensa. Al observar la luz solar vio que esa misma raya doble exist�a en la regi�n amarilla del espectro, pero como l�nea oscura. �sta ya hab�a sido observada por Fraunhofer, quien la llam� l�nea D.

Figura 28. Espectros �pticos de varios elementos que emple� Kirchhoff para determinar los elementos que conten�an el Sol y las estrellas a las l�neas m�s notables, entre ellas la caracter�stica l�nea D del sodio.
La explicaci�n de Kirchhoff para explicar las l�neas oscuras, que confirm� con experimentos, fue que al pasar la luz por el vapor de un elemento, �ste absorbe intensamente los colores caracter�sticos de las l�neas espectrales que emite. As�, del espectro continuo que el Sol emite como cuerpo incandescente, al pasar por la atm�sfera solar formada por vapores de diversos elementos, se absorben los colores caracter�sticos de dichos elementos, produci�ndose las rayas oscuras.
El m�todo desarrollado por Kirchhoff es una de las armas m�s poderosas que existen actualmente para averiguar los elementos que contiene cualquier sustancia, tanto en la Tierra como en las estrellas y otros objetos de Universo.
Con su m�todo destruy� la afirmaci�n categ�rica de Augusto Comte, quien pocos a�os antes hab�a dicho que la constituci�n de las estrellas era un ejemplo de la clase de informaci�n que la ciencia era incapaz de obtener.
El banquero de Kirchhoff, al conocer este trabajo, coment�: "De que nos sirve saber que en el Sol hay oro, si no lo podemos traer a la Tierra." Cuando Kirchhoff fue premiado por su trabajo con cierta cantidad de monedas de oro, se las ense�� a su banquero y le dijo: "�ste es oro del Sol."
El m�todo de Kirchhoff permiti� encontrar nuevos elementos tanto en el Sol como en la Tierra. Por ejemplo, el gas helio (del griego h�lios, Sol) fue descubierto en 1868 en la atm�sfera solar. El cesio, el rubidio y el indio, fueron descubiertos en minerales terrestres.
La fotograf�a y la cinematograf�a
Or�genes Al principio de este cap�tulo vimos como Alhazen invent� la c�mara oscura. Este aparato fue ideado para observar los eclipses de Sol sin da�arse la vista, pero es la parte esencial de la c�mara fotogr�fica o cinematogr�fica moderna.
Antes que Alhazen, los toltecas, en la antigua ciudad de Xochicalco, M�xico, construyeron una c�mara oscura colocando una piedra con orificio circular en lo alto de una caverna. La imagen del Sol y de la Luna, as� como su movimiento diurno, pod�a observarse en el piso de la c�mara (Figura 29).

Figura 29. La primera c�mara del mundo fue construida en Xochicalco, M�xico, para hacer investigaciones astron�micas.

La c�mara oscura evolucion� cuando Girolamo Cardano (1501-1576) coloc� una lente en el orificio. En 1558, el pintor Battista della Porta recomendaba su uso para obtener perspectivas perfectas.
La c�mara oscura lleg� a la perfecci�n con Juan Zahn, quien en 1685 construy� una c�mara port�til r�flex, muy parecida a las c�maras fotogr�ficas actuales, en la que la luz, despu�s de atravesar la lente, se reflejaba en un espejo plano y la imagen se formaba sobre un vidrio despulido. Lo �nico que faltaba era la placa fotogr�fica.
Jos� Nic�foro Niepce (1765-1833). Inventor franc�s. Fue el primero en producir una fotograf�a permanente (1826). El m�todo consisti� en colocar sobre una placa met�lica una capa de asfalto o bet�n de Judea, disuelto en petr�leo blanco. Despu�s de exponerlo en la c�mara oscura, se produjo una imagen latente que fue revelada lavando la placa con una mezcla de aceite de lavanda y petr�leo, que disolvieron la parte del bet�n que no hab�a sido endurecida por la exposici�n a la luz.
Este proceso, que Niepce llam� heliograf�a, requer�a de largas exposiciones para endurecer el bet�n. Invent� la c�mara de fuelle y el diafragma variable de las lentes. Asimismo se asoci� con Daguerre para perfeccionar la fotograf�a.
Luis Daguerre (1789-1851). Inventor franc�s. Desarroll� notablemente la fotograf�a, primero asociado con Niepce y despu�s independientemente.
El m�todo de Daguerre consist�a en platear una placa de cobre pulido y exponerla a vapores de yodo que produc�an, al reaccionar con la placa, peque�os cristales de yoduro de plata en la superficie. Esto se hac�a en la oscuridad.
Despu�s de exponer la placa en la c�mara fotogr�fica, la imagen latente se revelaba exponi�ndola a los vapores que produc�a el mercurio al calentarlo a 60 grados. Los vapores de mercurio formaban peque�as gotitas en las regiones expuestas a la luz en las partes claras de la fotograf�a. De las partes no expuestas (oscuras) se eliminaban los cristales de yoduro de plata por medio de un fijador, el hiposulfito de sodio.
La evoluci�n de la c�mara oscura hasta la c�mara fotogr�fica de Daguerre se muestra en la figura 30.

Figura 30. (a) C�mara obscura de Alhazen para observar eclipses de Sol. b) C�mara obscura de Cardano con una lente biconvexa. (c) C�mara obscura r�flex de Juan Zahn. d) C�mara fotogr�fica de Daguerre con lente, diafragma y placa fotogr�fica.

El equipo oficial de daguerrotipo, firmado por Daguerre y fabricado exclusivamente por Giroux, pesaba m�s de 50 kilogramos y ten�a, entre otras cosas, una c�mara fotogr�fica de madera, una caja de placas, una c�mara de yodizaci�n, una c�mara de vapores de mercurio, polvos de pulir, botellas con productos qu�micos. El lente de la c�mara era fabricado por Chevalier, con distancia focal de 38 cm y apertura de f/14.
Catherwood trajo un equipo de estos a M�xico para tomar fotograf�as de los templos y monumentos mayas y que le sirvieron para publicar en 1844 su bello libro Views of Anciet Monuments in Central America, Chiapas and Yucatan, editado en Nueva York.
Este tipo de c�mara fue perfeccionado y se le a�adieron mejores lentes. En 1840, Voigtlander, en Alemania, produjo una lente con distancia focal de 15 cent�metros y f/3.6, que era 30 veces m�s luminosa que la que emple� inicialmente Daguerre. Esta lente permiti� reducir notablemente el tiempo de exposici�n y fue empleada para retratar seres vivos.
Evoluci�n de la fotograf�a
Muchas personas desarrollaron la fotograf�a. Talbot en Inglaterra emple� papel (en vez del cobre), con una capa de cloruro de plata, obteniendo negativos de los que se pod�an obtener varios positivos.
En Francia, Le Gray perfeccion� la fotograf�a sobre papel con la invenci�n del proceso del papel encerado. Las grandes ventajas eran que el papel pod�a prepararse varias semanas antes de su uso y que pod�an revelarse varias semanas despu�s, por lo que era ideal para tomar fotograf�as durante un viaje, pues lo �nico que se transportaba era la c�mara y el tripi�. El grano de la fotograf�a era fino.
Notables mejoras se produjeron al emplear negativos de vidrio con emulsiones, primero de clara de huevo, despu�s de colodi�n y por �ltimo de gelatina. En 1880, las placas fotogr�ficas "secas" de vidrio simplificaron la fotograf�a y, de acuerdo con los fabricantes, cualquier persona se transforma en fot�grafo con s�lo estudiar tres lecciones.
Otro cambio notable se produjo con el invento del celuloide por Alejandro Parkes en 1861 en Inglaterra, que permiti� producir rollos de pel�culas fotogr�ficas.
En 1888 Jorge Eastman introdujo la c�mara fotogr�fica Kodak de caj�n con el lema: "Usted aprieta el bot�n, nosotros hacemos el resto."
En 1889, Karl Zeiss inici� la producci�n de lentes de alta calidad en Alemania, llegando a ser la productora de las c�maras fotogr�ficas de mayor calidad.
Actualmente se producen en Jap�n peque�as c�maras fotogr�ficas de alta calidad que enfocan, dan la abertura de exposici�n y producen la iluminaci�n necesaria, en forma autom�tica, por medio de circuitos y sensores electr�nicos.
El cinemat�grafo
El desarrollo de la pel�cula fotogr�fica de celuloide permiti� a Edison inventar, en 1889, el cinetoscopio, que consist�a en pasar ante los ojos de un observador una cinta fotogr�fica iluminada por la cara opuesta y que se mov�a intermitentemente.
Augusto Lumière (1862-1954) y Luis Lumière (1864-1948). Inventores franceses. En 1894 perfeccionaron el cinemat�grafo, tanto el aparato para producir pel�culas, como el aparato proyector que permit�a a un numeroso p�blico ver las pel�culas sobre una pantalla. Desarrollaron, adem�s, la fotograf�a en colores.
El cine sonoro, en el que se acopl� un disco sonoro con una cinta cinematogr�fica, fue posible con el descubrimiento, por el norteamericano Lee de Forest (1923), del tubo electr�nico, que permiti� aumentar a voluntad la intensidad del sonido de los discos fonogr�ficos.
2. LA ELECTRICIDAD Y EL MAGNETISMO
Sus or�genes
Los griegos sab�an que al frotar el �mbar, �ste atra�a peque�os cuerpos ligeros. El �mbar se llama en griego "electr�n" y de ah� deriva el nombre de electricidad.
Respecto al magnetismo, Epicuro en su libro De la naturaleza de las cosas dice:

De las cosas que quedan voy a explicar ahora por qu� ley natural sucede que pueda atraer al hierro esa piedra, a la que los griegos llaman magneto porque su sitio de origen est� en los l�mites patrios de la Magnesia.
De esa piedra tienen admiraci�n los hombres porque, con los peque�os anillos que suspenden de s�, muchas veces simula ser una cadena. Hasta cinco y m�s anillos cabe mirar en ocasiones, puestos uno tras otro balancearse al aire ligero: cada uno depende de otro al cual se encuentra por debajo adherido y, de uno a otro, se van pasando la fuerza y atracci�n de la piedra.

Su desarrollo como una ciencia
Actualmente la electricidad y el magnetismo forman un s�lo cap�tulo de la f�sica, que permaneci� en estado primitivo hasta 1785 en que Coulomb descubri� la ley que lleva su nombre. A partir de esa fecha, los descubrimientos en el campo de la electricidad se multiplican y producen una gran revoluci�n tecnol�gica en el mundo. Las comunicaciones terrestres, mar�timas y a�reas, requieren el empleo de motores y generadores el�ctricos. Las comunicaciones el�ctricas, como el tel�fono, el radio y la televisi�n, son elementos indispensables de la vida moderna. El trabajo en las f�bricas y en el campo requiere del empleo de la energ�a el�ctrica.
Carlos Agust�n Coulomb (1736-1806). F�sico franc�s. Encontr� que las cargas el�ctricas se atraen o se repelen con una fuerza que es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional con el cuadrado de la distancia, o sea que al alejarse dos cargas el�ctricas la fuerza disminuye con el cuadrado de la distancia. Dos cargas de signos contrarios se atraen y de signos iguales (las dos de carga positiva o negativa) se repelen. Esta ley es matem�ticamente similar a la ley de la gravitaci�n de Newton excepto que las masas s�lo se atraen, o sea que no hay masas positivas y negativas.
Para comprobar la ley que lleva su nombre, Coulomb invent� la balanza de torsi�n. Coulomb escribe:

En una Memoria presentada a la Academia he determinado mediante experimentos las leyes de las fuerzas de torsi�n de un alambre met�lico y he encontrado que esa fuerza es igual al producto del �ngulo de torsi�n, de la cuarta potencia del di�metro del alambre suspendido y de la inversa de su longitud, todo multiplicado por un coeficiente constante, que depende de la naturaleza del metal y que es f�cil de determinar experimentalmente.
He demostrado en la misma Memoria que, mediante el uso de esa fuerza de torsi�n, es posible medir con precisi�n fuerzas muy peque�as, como, por ejemplo, un diezmil�simo de grano.
Someto hoy a la Academia una balanza el�ctrica construida sobre este mismo principio; mide exactamente el estado y la fuerza el�ctrica en un cuerpo, por m�s d�bilmente cargado que �ste se halle.

Teniendo en cuenta que un grano es equivalente a 0.06 gramos, este tipo de balanza fue durante m�s de un siglo el instrumento de mayor precisi�n para medir fuerzas y fue empleado posteriormente por Cavendish para comprobar la ley de la gravitaci�n de Newton.
Luis Galvani (1787-1798). Anatomista italiano. En sus estudios sobre ranas muertas encontr� que una descarga el�ctrica produce contracciones en los m�sculos de los animales. Tambi�n, que al tocar los extremos del m�sculo con dos metales diferentes unidos en un extremo se produc�a la misma contracci�n. Aunque no pudo explicar satisfactoriamente este fen�meno, sirvi� para que Volta lo explicara y desarrollara las pilas o bater�as el�ctricas con las cuales se produce corriente el�ctrica.
A sugerencia de Amp�re, el aparato que mide corrientes el�ctricas se llama galvan�metro y de ah� se deriva la palabra galvanizar que significa que por medios el�ctricos se ha depositado una capa de metal (generalmente cinc) para evitar que se oxide.
Alejandro Volta (1745-1827). F�sico italiano. Descubri� el electr�foro que consiste en dos discos met�licos; uno cubierto con un material aislante y otro con un maneral aislado. Por frotamiento se carga de electricidad el material aislante y de ah� se pudo obtener una carga el�ctrica en el disco m�vil (con el maneral) las veces que uno la necesite. En 1799 fue nombrado profesor de la Universidad de Pavia, donde invent� las bater�as o pilas el�ctricas que revolucionaron el estudio de la electricidad y cambiaron al mundo.
En ese tiempo, los experimentos de Galvani dividieron a los cient�ficos en dos grupos: los que con Galvani y Humboldt pensaban que cuando con dos metales diferentes y unidos en un extremo se tocaban los m�sculos de una rana, se produc�a una corriente el�ctrica que sal�a de los m�sculos; y otro, con Volta y Coulomb, que aseguraba que la corriente se generaba en los metales.
Para probarlo, Volta construy� pilas o bater�as empleando metales diferentes que produjeron corriente el�ctrica sin la necesidad de emplear, como hasta entonces, m�sculos de rana.
En 1800, en un recipiente que conten�a una soluci�n salina, introdujo dos placas de metal, una de cobre y otra de cinc, y al conectarlas con un alambre, por ellas pas� una corriente el�ctrica que lo calent�. Volta conect� varios de estos dispositivos en serie (uno a continuaci�n de otro), con lo que obtuvo mayor corriente, y de ah� deriva el nombre de bater�a.
Para hacer m�s compactas las bater�as, Volta emple� peque�os discos alternados de cobre y cinc, separados por cartones empapados en la soluci�n salina. El primer disco fue de cobre, correspondiendo al polo positivo de la pila y el �ltimo de cinc que era el negativo. Al conectar un alambre entre los polos se produc�a una corriente el�ctrica.
La invenci�n de la bater�a dio a Volta gran fama. Fue llamado a Francia por Napole�n, qui�n lo hizo conde y miembro de la Legi�n de Honor.
Al comprar una bater�a debemos indicar su voltaje, o sea que la fuerza electromotriz (la que mueve las cargas dentro del alambre) se mide en volts en honor a Volta.
El poder disponer de un voltaje capaz de producir corrientes el�ctricas produjo una gran revoluci�n tecnol�gica en la f�sica y en la qu�mica. Permiti� a Ohm, Ampère y Faraday desarrollar las leyes que llevan sus nombres, y a Nicholson descomponer el agua en hidr�geno y ox�geno al introducir en un recipiente con agua, dos alambres conectados a una pila. En el alambre positivo se produjeron burbujas de gas ox�geno y en el negativo de hidr�geno.
Actualmente, muchos elementos y sustancias pueden obtenerse por este m�todo (electr�lisis).
Andr�s Mar�a Amp�re (1775-1836). F�sico y matem�tico franc�s. Siendo profesor de matem�ticas en Par�s en 1820 supo que el dan�s Oersted hab�a encontrado que una corriente el�ctrica desviaba a la aguja de una br�jula, relacionando por primera vez a la electricidad con el magnetismo. Amp�re se puso a trabajar activamente en este campo y en pocas semanas comenz� a publicar una serie de art�culos que desarrollaron notablemente la electricidad.
Encontr� que si por dos alambres paralelos circulan corrientes el�ctricas en la misma direcci�n, los alambres se atraen y si circulan en direcciones opuestas, se repelen (Figura 31).

Figura 31. La ley de Amp�re nos dice que dos alambres paralelos por los que circule corriente el�ctrica en la misma direcci�n se atraen y, si se mueve en direcciones opuestas, se rechazan. Es la base del funcionamiento de los modelos el�ctricos.
La explicaci�n de Ampère era que al pasar una corriente el�ctrica por uno de los conductores produc�a un campo magn�tico sobre el otro conductor. Y que cuando un conductor est� sometido a un campo magn�tico externo y circule por �l una corriente el�ctrica, obrar� sobre el conductor una fuerza.
Amp�re encontr� la f�rmula que nos da el valor de la fuerza, la llamada ley de Amp�re, en la que se basa el funcionamiento de los motores el�ctricos, actualmente indispensables en las comunicaciones, la industria y el hogar.
Por medio de la ley de Amp�re se puede encontrar en todo punto del espacio el campo magn�tico producido por una corriente el�ctrica que circule por un alambre de cualquier forma.
Para Amp�re, todo campo magn�tico es producido por corrientes el�ctricas. Los imanes permanentes producen un campo magn�tico, por lo que cada porci�n del im�n debe contener corrientes el�ctricas.
En esto, Amp�re se adelant� casi cien a�os a la moderna teor�a at�mica en la que cada �tomo est� formado por un n�cleo positivo, rodeado por corrientes el�ctricas de electrones planetarios.
Para Amp�re, una bobina cil�ndrica es equivalente a un im�n cil�ndrico. Si giramos un tirabuz�n en el sentido de la corriente el�ctrica, entrar� por el polo sur y saldr� por el norte. Si tenemos dos bobinas como las que se muestran en la figura 31, en las que las corriente van en el mismo sentido, quedar� un polo norte en frente de un polo sur, y por ser polos opuestos se atraer�n.
Al pasar una corriente el�ctrica en la misma direcci�n por dos bobinas suspendidas, �stas se atraen y se juntan.
En su honor, la corriente el�ctrica o sea la cantidad de electricidad que pasa por un alambre en cada segundo, se mide en amperes y los aparatos que miden la corriente el�ctrica se llaman amper�metros.
Jorge Sim�n Ohm (1787-1854). F�sico alem�n. Estudi� la corriente el�ctrica que pasa por un alambre que se conecta a una pila de Volta. Encontr� que la corriente aumenta proporcionalmente con el �rea de la secci�n del alambre y que disminuye (inversamente proporcional) con la longitud del alambre. O sea que los alambres presentan una "resistencia" al paso de la corriente el�ctrica que dependen del material de que est� formado, que aumenta con la longitud del alambre y disminuye con el �rea de su secci�n.
La Ley de Ohm nos dice que la corriente que circula por un alambre es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a su resistencia el�ctrica. En su honor, la unidad de resistencia el�ctrica se mide en ohms.
Miguel Faraday (1791-1867). F�sico y qu�mico ingl�s. Se inici� en la ciencia como ayudante del famoso qu�mico Davy, quien al colocar los dos alambres que salen de una pila de Volta a un recipiente que conten�a potasa fundida, observ� que en uno de los alambres se deposit� un elemento que Davy llam� potasio. Colocando en el recipiente soda fundida, tambi�n encontr� el sodio.
Faraday estudi� el fen�meno de la electr�lisis; encontr� sus leyes y le dio el nombre de electrolito al compuesto o sustancia que conduce la corriente el�ctrica. A las barras que se introducen en la sustancia fundida o soluci�n les dio el nombre de electrodos, llamando c�todo al negativo y �nodo al positivo. En su honor, una constante universal asociada al fen�meno de la electr�lisis se llama la constante de Faraday.
Como hemos visto, Coulomb encontr� c�mo son las fuerzas entre las cargas el�ctricas; Volta descubri� c�mo producir corrientes el�ctricas y voltajes por m�todos qu�micos (las pilas o acumuladores el�ctricos) y Amp�re c�mo son los campos magn�ticos producidos por las corrientes el�ctricas.
Faraday consider� que, si las corrientes el�ctricas producen campos magn�ticos, los campos magn�ticos deber�an poder producir corrientes el�ctricas. Esto lo condujo a formular la ley de Faraday, su descubrimiento m�s importante.
Faraday enroll� un alambre de cobre en un sector de un anillo de hierro, y lo conect� a un interruptor y a una pila el�ctrica. En otro sector enroll� otro alambre de cobre que conect� a un medidor de corriente el�ctrica muy sensible, llamado galvan�metro. Observ� que en el momento en que conectaba el interruptor en el primer circuito, una corriente el�ctrica, transitoria, se produc�a en el otro circuito, esto es, que cuando un flujo magn�tico variable o transitorio atraviesa un circuito el�ctrico (o bobina) se produce un voltaje que produce una corriente el�ctrica en el circuito.
Encontr� que aun quitando el hierro, la se�al pasaba de un circuito a otro, lo que result� ser la primera transmisi�n de una se�al el�ctrica en el espacio, tan com�n en nuestros d�as con el uso de la radio y la televisi�n.
Un flujo magn�tico variable se puede producir al mover un im�n frente a un circuito (o al circuito frente al im�n) y de acuerdo con la ley de Faraday se producir� un voltaje y una corriente el�ctrica (Figura 32).

Figura 32. M�todo de Faraday para transformar trabajo mec�nico en corriente el�ctrica empleando un im�n.
En esta ley se basa el funcionamiento de los d�namos de las bicicletas o alternadores de los coches, que transforman un movimiento mec�nico en corriente el�ctrica; igualmente es la base de la producci�n de electricidad en las grandes presas, instalaciones nucleares y plantas termoel�ctricas.
Entre la multitud de descubrimientos de Faraday, podemos mencionar la construcci�n del primer motor el�ctrico, empleando las fuerzas entre conductores que Amp�re descubri�.
Su anillo de hierro con dos bobinas es lo que ahora se llama un transformador el�ctrico, como el que vemos en postes o subestaciones el�ctricas para cambiar los voltajes de las l�neas.
En su honor y por las investigaciones que realiz� con los condensadores o capacitores el�ctricos (dispositivos que almacenan energ�a), la unidad de capacidad el�ctrica se mide en faradios.
Jaime Clerk Maxwell (1831-1879). F�sico y matem�tico escoc�s. Con su obra se alcanz� la culminaci�n en los campos de la electricidad y el magnetismo. Al desarrollar su famosa teor�a electromagn�tica hizo ver que la luz era un fen�meno electromagn�tico, por lo que la �ptica pas� a formar parte de la electricidad.
Demostr� que una carga el�ctrica oscilante produce una radiaci�n de energ�a que sale de la carga y que se propaga a la velocidad de 300 000 kil�metros en cada segundo, la velocidad de la luz.
A cada tono de una onda sonora se asocia una frecuencia de oscilaci�n, y lo mismo a cada color de la luz. Puesto que la luz s�lo cubre un peque�o intervalo de frecuencias, y una carga el�ctrica puede oscilar a cualquier frecuencia, adem�s de la luz deb�an existir otras radiaciones.
Cincuenta a�os antes ya hab�an sido descubiertas radiaciones no visibles, la luz infrarroja, por Herschel, y la luz ultravioleta, por Ritter. A Hertz correspondi� comprobar la existencia de otras ondas predichas por Maxwell, m�s all� del infrarrojo, las ahora llamadas ondas hertzianas u ondas de radio.
Las implicaciones de la obra de Maxwell en el desarrollo tecnol�gico son enormes. Entre ellas podemos mencionar el desarrollo de la radio, la televisi�n, el tel�fono inal�mbrico, las comunicaciones de microondas y a trav�s de sat�lites.
Desarrollos posteriores
Desarrolladas las bases de la electricidad y el electromagnetismo, se inici� una era de invenciones e innovaciones.
Alejandro Bell inventa el tel�fono en 1786, que constituy� la sensaci�n en la exposici�n de Filadelfia de ese a�o.
Tomas Alva Edison, en 1876 funda en Menlo Park, Estados Unidos, el primer laboratorio de investigaci�n industrial. Los trabajos que ah� realiz� fueron notables y entre ellos destaca el fon�grafo y, en 1879, el foco de luz el�ctrica. A �ste le agreg� un alambre pr�ximo al filamento y observ� que a trav�s del vac�o que los separaba, pasaba la corriente el�ctrica.
Jos� Juan Thomson, notable f�sico ingl�s, demostr� la existencia del electr�n en 1897. El electr�n es una part�cula de carga negativa, con una masa casi dos mil veces menor que la del �tomo de hidr�geno (que es el m�s peque�o). Thomson demostr� que los electrones son las part�culas que emiten los filamentos calientes.
Nicola Tesla (nacido en Yugoslavia) desarroll� transformadores de alto voltaje que permitieron transportar la electricidad a distancia, con menores p�rdidas. Con sus inventos, ayud� a George Westinghouse a fundar una compa��a el�ctrica empleando las cataratas del Ni�gara como fuente de energ�a. En su honor, la intensidad del campo magn�tico se mide en teslas.
Enrique Rodolfo Hertz, en Alemania (1888), produjo ondas electromagn�ticas por medio de chispas el�ctricas entre dos esferas cargadas y a distancia; pudo detectar las ondas electromagn�ticas que Maxwell hab�a predicho te�ricamente.
Alejandro Popov, en Rusia (1897), invent� la antena y con ella pudo hacer transmisiones de ondas electromagn�ticas a distancia. Transmiti� se�ales entre un barco y tierra a cinco kil�metros de distancia.
Guillermo Marconi, en Italia, perfeccion� la transmisi�n de las ondas hertzianas y logr� en 1901 transmitir se�ales electromagn�ticas entre Inglaterra y Terranova.
Lee de Forest, en Estados Unidos (1906), inventa el bulbo o tubo electr�nico llamado triodo, que consiste en un bulbo al vac�o que contiene un filamento caliente, una rejilla y una placa colectora. Este invento, que amplifica se�ales el�ctricas, revolucion� al mundo, pues fue la base de la transmisi�n por radio, la televisi�n, el cine sonoro y las computadoras. Posteriormente, los bulbos se perfeccionaron, agreg�ndole dos rejillas m�s y se llamaron pentodos. Su invento fue la base de una gran industria electr�nica.
Guillermo Shockley, nacido en Inglaterra, invent� el transistor en 1948. Este dispositivo realiza las mismas funciones que los bulbos electr�nicos, teniendo las ventajas de ser muy peque�o, durable y de poder fabricarse a bajo costo. Su empleo produjo una gran revoluci�n tecnol�gica en la electr�nica, la industria y la instrumentaci�n. Tambi�n cambi� nuestra forma de vida, con el desarrollo masivo de la radio y la televisi�n.