Índiz de refraición

Índiz de refraición
	cantidá física, magnitú adimensional y número índice (es)

Refraición de la lluz na interfaz ente dos medios con distintos índices de refraición (n₂ > n₁). Como la velocidá de fase ye menor nel segundu mediu (v₂ < v₁), l'ángulu de refraición θ₂ ye menor que l'ángulu d'incidencia θ₁; esto ye, el rayu nel mediu d'índiz mayor ye cercanu al vector normal.

Denómase índiz de refraición al cociente de la velocidá de la lluz nel vacíu y la velocidá de la lluz nel mediu que'l so índiz calcular.^[1] Simbolizar cola lletra $n$ y trátase d'un valor adimensional.

$n={\frac {c}{v}}$

onde:

c\,

: la velocidá de la lluz nel vacíu :

v\,

:

velocidá de la lluz nel mediu que'l so índiz calcular (agua, vidriu, etc.).

n\,

: índiz de refraición del mediu.

L'índiz de refraición d'un mediu ye una midida pa saber cuántu amenorga la velocidá de la lluz (o d'otres ondes tales como ondes acústiques) dientro del mediu.

Definición física

L'índiz de refraición (n) ta definíu como'l cociente de la velocidá (c) d'un fenómeno ondulatoriu como lluz o soníu nel d'un mediu de referencia al respective de la velocidá de fase (v_p) en dichu mediu:

n={\frac {c}{v_{\mathrm {p} }}}.

Xeneralmente utilízase la velocidá de la lluz nel vacíu (c) como mediu de referencia pa cualquier materia, anque mientres la hestoria utilizáronse otres referencies, como la velocidá de la lluz nel aire. Nel casu de la lluz, ye igual a:

n={\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}},

Onde ε_r ye la permitividad relativa del material, y μ_r ye la so permeabilidá electromagnética relativa. Pa la mayoría de los materiales, μ_r ye bien cercanu a 1 en frecuencies óptiques, esto ye, lluz visible, poro, n ye aproximao ${\sqrt {\epsilon _{r}}}$ .

Valores pa distintos materiales

L'índiz de refraición nel aire ye de 1,00029 pero pa efeutos práuticos considérase como 1, una y bones la velocidá de la lluz nesti mediu ye bien cercana a la del vacíu.

Otros exemplos d'índices de refraición pa lluz mariello del sodiu (λ=589,6 nm):

Material	Índiz de refraición
Vacíu	1
Aire (*)	1,0002926
Agua	1,3330
Acetaldehído	1,35
Solución d'azucre (30%)	1,38
1-butanol (a 20 °C)	1,399
Glicerina	1,473
Heptanol (a 25 °C)	1,423
Solución d'azucre (80%)	1,52
Bencenu (a 20 °C)	1,501
Metanol (a 20 °C)	1,329
Cuarzu	1,544
Vidriu (corriente)	1,52
Disulfuro de carbonu	1,6295
Cloruru de sodiu	1,544
Diamante	2,42
(*) en condiciones normales de presión y temperatura (1 bar y 0 °C)

Refraición inusual

La investigación recién tamién demostró la esistencia d'índiz de refraición negativu, lo que puede asoceder si les partes reales tantu de permitividad $\epsilon$ _eff como $\mu$ _eff pueden tener permeabilidá con valores negativos. Nun s'espera qu'esto asoceda naturalmente con lluz visible con dalgún material, anque puede llograse con metamateriales; materiales creaos en llaboratoriu pa dichu propósitu. L'índiz de refraición negativa ufierta la posibilidá de superlentes, dispositivu d'invisibilidá y otros fenómenos exóticos.

Per otra parte, l'índiz de refraición, en dellos materiales, depende de la frecuencia del rayu incidente. Por esta mesma razón, y en ciertos materiales, podemos llograr un índiz de refraición negativu non estándar. Per otru llau, como yá se dixo, esisten metamateriales que dexen esta propiedá en condiciones estándar o cola lluz visible.

Índiz de refraición efeutivu

Nuna guía d'ondes (ej: fibra óptica) l'índiz de refraición efeutivu determina l'índiz de refraición qu'esperimenta un manera d'espardimientu en razón a la so velocidá de grupu. La constante d'espardimientu d'una manera que s'arrobina por una guía d'ondes ye l'índiz efeutivu pol númberu d'onda del vacíu:

\beta =n_{\rm {eff}}k_{0}=n_{\rm {eff}}{\frac {2\pi }{\lambda _{0}}}

Nótese que l'índiz efeutivu nun depende namái del llonxitú d'onda sinón tamién de la manera d'espardimientu de la lluz ( $\beta$ ). Ye por esta razón que tamién ye llamáu índiz modal.

L'índiz de refraición efeutivu pue ser una cantidá complexa, y nesi casu la parte imaxinaria describiría la ganancia o les perdes de la lluz confinao na guía d'ondes.

Nun tien de confundir se cola idea que l'índiz efeutivu ye una midida o permediu de la cantidá de lluz confinao nel nucleu de la guía d'onda. Esta falsa impresión resulta de reparar que les maneres fundamentales nuna fibra óptica tienen un índiz modal más cercanu al índiz de refraición del nucleu.

Aplicaciones

La propiedá refractiva d'un material ye la propiedá más importante de cualquier sistema ópticu qu'usa refraición. Ye un índiz inversu qu'indica la grosez de los lentes según un poder dao, y el poder dispersivo de los prismes. Tamién ye usáu na química pa determinar la pureza de los reactivos químicos y pa la renderización de materiales refractantes nos gráficos 3D por ordenador.

Ver tamién

Referencies

↑ Física xeneral Escritu por Santiago Burbano de Ercilla,Carlos Gracia Muñoz en Google Books

Bibliografía

Raymond Serway & Jewett J (2003). Physics for scientists and engineers (6th ed.). Belmont CA: Thomson-Brooks/Cole. ISBN 0-534-40842-7.

Enllaces esternos

Tabla d'índices de refraición.

[1] Física xeneral Escritu por Santiago Burbano de Ercilla,Carlos Gracia Muñoz en Google Books

[1]