derecha|miniaturadeimagen|218x218px|Máquina moderna para fabricar lentes oftálmicas La óptica comenzó con las lentes de los antiguos egipcios y mesopotámicos, seguidas de las teorías sobre la luz y la visión de los filósofos griegos y la óptica geométrica del mundo grecorromano. El término «óptica» deriva del griego Significa "apariencia, aspecto". La óptica se avanzó significativamente en el mundo islámico medieval, con los inicios de la óptica física y fisiológica, y luego en la Europa moderna temprana, donde se originó la óptica difractiva. Estos estudios iniciales sobre óptica se conocen ahora como "óptica clásica". El término "óptica moderna" se refiere a áreas de investigación óptica que se desarrollaron principalmente en el , como la óptica ondulatoria y la óptica cuántica .
Historia temprana Empédocles () postuló que todo estaba compuesto de cuatro elementos: fuego, aire, tierra y agua. Creía que Afrodita creó el ojo humano con los cuatro elementos y que encendió el fuego en el ojo, lo hizo posible la visión. De ser así, se podría ver de noche tan bien como de día, por lo que Empédocles postuló que interaccionaban los rayos provenientes de los ojos y los una fuente como el sol. Afirmó que la luz tiene una velocidad finita.
Un texto chino del , probablemente del filósofo Mozi, describe cómo la luz que pasa a través de un orificio crea una imagen invertida en una "casa del tesoro" o "punto de recolección".
En su Óptica, Euclides observó que «las cosas vistas desde un ángulo mayor parecen mayores, y las vistas desde un ángulo menor, menores, mientras que las vistas desde ángulos iguales parecen iguales». Relaciona el tamaño aparente de un objeto con su distancia al ojo y describe las formas de cilindros y conos vistos desde diferentes ángulos. Pappus incluyó la Óptica de Euclides, junto con sus Fenómenos, en la Pequeña Astronomía, que se estudiaba antes de la Sintaxis (Almagesto ) de Ptolomeo .
En su Catoptrica, Herón de Alejandría demostró geométricamente que el camino recorrido por un rayo de luz reflejado en un espejo plano es más corto que cualquier otro camino que pudiera trazarse entre la fuente, el espejo y el punto de observación.
Los budistas indios, como Dignāga () y Dharmakirti (), desarrollaron un tipo de atomismo que consideraba los átomos que componen el mundo como destellos momentáneos de luz o energía. Consideraban la luz como una entidad atómica equivalente a la energía y que toda la materia estaba compuesta por partículas de luz/energía.
Óptica geométrica El primer autor conocido de un tratado sobre óptica geométrica fue el geómetra Euclides (c. 325 a. C.–265 a. C). Su estudio de la óptica al igual que el de la geometría, partía de un conjunto de axiomas evidentes.
Se pueden dibujar líneas (o rayos visuales) en línea recta hacia el objeto. Esas líneas que caen sobre un objeto forman un cono. Aquellas cosas sobre las que caen las líneas se ven. Las cosas vistas desde un ángulo más grande parecen más grandes. Aquellas cosas vistas por un rayo superior, parecen superiores. Los rayos derecho e izquierdo aparecen a la derecha y a la izquierda. Las cosas vistas desde diferentes ángulos parecen más claras.
Euclides no definió la naturaleza física de los rayos visuales, sino que analizó los efectos de la perspectiva y la redondez de las cosas vistas a distancia.
Herón de Alejandría (c. 10-70 d. C.) amplió los principios de la óptica geométrica para considerar problemas de reflexión (catóptrica). Sobre la naturaleza física de los rayos visuales, indicó que se desplazaban a gran velocidad desde el ojo hasta el objeto observado y se reflejaban en superficies lisas, pero podían quedar atrapados en las porosidades de superficies sin pulir. Esto se conoce como teoría de la emisión .
Herón demostró la igualdad del ángulo de incidencia y reflexión, argumentando que es el camino más corto entre el objeto y el observador. Así pudo definir la relación entre un objeto y su imagen en un espejo plano. La imagen parece estar tan lejos detrás del espejo como el objeto está realmente delante de él.
Claudio Ptolomeo en su Óptica () consideró que los rayos visuales partían del ojo hacia el objeto visto, pero, a diferencia de Herón, consideró que los rayos visuales no eran líneas discretas, sino que formaban un cono continuo.
Midió los ángulos de refracción entre el aire, el agua y el vidrio, pero sus resultados indican que ajustó sus mediciones para que validaran su suposición (incorrecta) de que el ángulo de refracción es proporcional al ángulo de incidencia .
En el mundo islámico miniaturadeimagen|Reproducción de una página del manuscrito de Ibn Sahl que muestra su descubrimiento de la ley de refracción, ahora conocida como ley de Snell. Al-Kindi (c. 801-873) fue un estudioso pionero de la óptica en el mundo islámico . En una obra conocida en Occidente como De radiis stellarum, al-Kindi desarrolló la teoría de que «todo en el mundo... emite rayos en todas direcciones, que lo llenan todo». miniaturadeimagen|El teorema de Ibn Haytham Su teoría del poder activo de los rayos influyó en autores posteriores como Ibn al-Haytham, Robert Grosseteste y Roger Bacon .
Ibn Sahl, matemático activo en Bagdad hacia 980, compiló un comentario sobre <i id="mwnw">la Óptica</i> de Ptolomeo. Su tratado Fī al-'āla al-muḥriqa, «Sobre los instrumentos de combustión», fue reconstruido a partir de manuscritos fragmentarios por Rashed (1993). La obra estudia cómo los espejos y lentes curvos desvían y enfocan la luz. Igualmente, describe una ley de refracción matemáticamente equivalente a la ley de Snell . Utilizó esta ley de refracción para calcular las formas de lentes y espejos que enfocan la luz en un único punto del eje. izquierda|miniaturadeimagen|Alhazen (Ibn al-Haytham), "el padre de la Óptica" Ibn al-Haytham (conocido como Alhacen o Alhazen), quien escribió en la década del año 1010, conoció tanto el tratado de Ibn Sahl como una traducción árabe parcial de la Óptica de Ptolomeo. Produjo un análisis exhaustivo y sistemático de las teorías ópticas griegas. Insistió, en contra de Ptolomeo, en que la visión se produce debido a los rayos que entran en el ojo; por otra parte definió la naturaleza física de los rayos luminosos, considerándolos como las formas de la luz y el color. Analizó estos rayos físicos según los principios de la óptica geométrica. Escribió muchos libros sobre óptica, el más significativo de los cuales es el Libro de Óptica ( en árabe ), traducido al latín como o , que difundió sus ideas y ejerció una gran influencia en los desarrollos posteriores de la óptica. Ibn al-Haytham es llamado "el padre de la óptica moderna".
Avicena (980–1037) pensaba, al igual que Alhacén, que la velocidad de la luz es finita, pues «si la percepción de la luz se debe a la emisión de algún tipo de partículas por una fuente luminosa, la velocidad de la luz debe ser finita». Abū Rayhān al-Bīrūnī (973-1048) también coincidió en que la luz tiene velocidad finita y afirmó que es mucho mayor que la del sonido.
Abu 'Abd Allah Muhammad ibn Ma'udh, que vivió en al-Ándalus el , escribió una obra sobre óptica titulada en latín , que se atribuyó erróneamente a Alhazen . «Contenía una estimación del ángulo de depresión del sol al comienzo del crepúsculo matutino y al final del crepúsculo vespertino, y un intento de calcular, a partir de este y otros datos, la altura de la humedad atmosférica responsable de la refracción de los rayos solares». Obtuvo un valor de 18°, que se acerca al actual.
A finales del y principios del , Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) y su alumno Kamāl al-Dīn al-Fārisī (1260-1320) fueron de los primeros en ofrecer explicaciones correctas sobre el arcoíris . Al-Fārisī publicó sus hallazgos en su ( La revisión de la Óptica de [Ibn al-Haytham]).
En la Europa medieval Robert Grosseteste (c. 1175-1253) escribió sobre una amplia gama de temas científicos en la época del origen de la universidad medieval y la recuperación de las obras de Aristóteles. Reflejó la transición entre el platonismo de la erudición medieval temprana y el nuevo aristotelismo, aplicando las matemáticas y la metáfora platónica de la luz en muchos de sus escritos. Analizó la luz desde cuatro perspectivas diferentes: una epistemología de la luz, una metafísica o cosmogonía de la luz, una etiología o física de la luz y una teología de la luz.
Grosseteste describe el origen del universo en lo que podría llamarse una teoría medieval del "big bang". Tanto su comentario bíblico, el Hexaemeron (1230 x 35), como su obra científica Sobre la luz (1235 x 40), se inspiraron en Génesis 1:3: "Dijo Dios: Sea la luz", y describieron el proceso subsiguiente de creación como un proceso físico natural que surge del poder generador de una esfera de luz en expansión y contracción. derecha|miniaturadeimagen|270x270px|Diagrama óptico que muestra la luz refractada por un recipiente esférico de vidrio lleno de agua. (de Roger Bacon, De multiplicatione specierum ) En su obra Sobre líneas, ángulos y figuras afirma que «un agente natural propaga su poder desde sí mismo hasta el receptor» y en Sobre la naturaleza de los lugares, donde señala que «toda acción natural varía en fuerza y debilidad a través de la variación de líneas, ángulos y figuras».
El franciscano inglés Roger Bacon (c. 1214-1294) estuvo influenciado por los escritos de Grosseteste sobre la importancia de la luz. En sus escritos sobre óptica (la , el y el ) citó una amplia gama de obras ópticas y filosóficas recientemente traducidas, incluyendo las de Alhacén, Aristóteles, Avicena, Averroes, Euclides, al-Kindi, Ptolomeo, Tideo y Constantino el Africano. Extrajo su análisis matemático de la luz y la visión del escritor árabe Alhacén. Pero añadió a esto el concepto neoplatónico, quizás proveniente de Grosseteste, de que cada objeto irradia un poder (especie) por el cual actúa sobre los objetos cercanos adecuados para recibir esas especies . El uso por Bacon del término especie difiere de las categorías de género/especie que se encuentran en la filosofía aristotélica.
Varias obras posteriores, como el Tratado moral sobre el ojo (en latín: ) de Pedro de Limoges (1240–1306), popularizaron y difundieron las ideas de Bacon.
Otro franciscano inglés, John Pecham (fallecido en 1292), se basó en el trabajo de Bacon, Grosseteste y otros para producir el libro de texto sobre óptica más utilizado de la Edad Media, la Su libro se centró en la visión, en cómo vemos, más que en la naturaleza de la luz y el color. Pecham siguió el modelo de Alhacén, pero interpretó sus ideas a la manera de Roger Bacon.
Al igual que sus predecesores, Witelo (nacido alrededor de 1230, fallecido entre 1280 y 1314) se basó las obras ópticas recientemente traducidas del griego y del árabe para producir un estudio titulado Su teoría de la visión sigue la de Alhacén y no considera el concepto de especie de Bacon. Su obra no fue tan influyente como las de Pecham y Bacon; sin embargo, su importancia, y la de Pecham, aumentó con la invención de la imprenta.
Teodorico de Friburgo (ca. 1250–ca. 1310) fue uno de los primeros en proporcionar la explicación correcta del fenómeno del arco iris, al igual que Qutb al-Din al-Shirazi (1236–1311) y su alumno Kamāl al-Dīn al-Fārisī (1260–1320) ya mencionados.
Renacimiento y principios de la Edad Moderna