A Teoria Corpuscular da Luz de Isaac Newton

Segundo esta teoria, desenvolvida em 1671 pelo físico inglês Isaac Newton, a luz era a projeção ou a liberação de pequenos glóbulos materiais (que Newton chamou de "hits") a partir da fonte de luz, os quais se propagam em alta velocidade e em trajetória retilínea (por causa de sua inércia) através de todo meio semitransparente e homogêneo.

Este modelo corpuscular explica com sucesso não só a propagação retilínea da luz, mas também a reflexão que ocorre como resultado de colisões elásticas dos corpúsculos de luz com a superfície dos corpos iluminados. Se não houver atrito, a componente tangencial da velocidade das partículas não muda; em vez disso, a componente normal à superfície é revertida, devido à enorme diferença de massa entre as partículas de luz e o corpo iluminado. Como resultado, os ângulos de incidência e de reflexão são iguais.

A teoria corpuscular também permite uma compreensão de outros fenômenos luminosos descobertos posteriormente, como o efeito fotoelétrico e o efeito Compton.

Com relação à refração, Newton, para explicar a mudança repentina na velocidade experimentada pela luz ao passar de um meio para outro diferente, apoiava a existência de forças que atuam a distâncias muito pequenas, nas proximidades da fronteira dos dois meios, entre os corpúsculos de luz e os átomos do material. Estas forças não afetam a componente tangencial da velocidade, mas sim a componente normal, o que resulta em uma mudança na direção do feixe ao atravessar a fronteira. Assim, quando a luz passa do ar para a água, muda de direção aproximando-se da normal, cumprindo, de acordo com a figura, as seguintes relações:

sen i / sen r = v₂ / v₁
como v_1x = v_2x, tem-se finalmente:

Desta forma, como r < i, deve-se cumprir, se aceitarmos a teoria corpuscular, que a velocidade da luz na água é maior do que no ar. Na época de Newton, não havia meios para medir uma velocidade tão alta quanto a da luz, o que provaria ou refutaria a expressão acima. Foi apenas em 1862 que o francês Léon Foucault provou experimentalmente que a velocidade da luz, ao contrário da suposição de Newton, era menor em meios mais densos, adquirindo o seu valor máximo quando se propaga através do vácuo.

Além da refração, o modelo corpuscular falhou na interpretação de outros fenômenos luminosos, tais como a difração e a interferência. No entanto, o prestígio de Newton fez com que a teoria corpuscular fosse aceita pela maioria dos cientistas de seu tempo, mantendo a sua supremacia por mais de um século frente ao modelo ondulatório proposto por Huygens.

n₁ sen i = n₂ sen r — onde n₂ é o índice de refração do meio 2 e n₁ é o índice de refração do meio 1. Quando n₁ > n₂, sen i < sen r e, portanto, i < r. Acontece, então, que para um certo ângulo de incidência, o chamado ângulo crítico, a refração é de r = 90º. Se o ângulo de incidência do raio for maior do que esse limite, a refração não ocorre, e o raio é totalmente refletido na superfície que separa os dois meios, seguindo a lei da reflexão. Em outras palavras, a superfície de separação, neste caso, comporta-se como um espelho. Esse comportamento é chamado de reflexão total.