indice de refraccion


ÍNDICE DE REFRACCION

La velocidad de la luz dentro de una sustancia material generalmente es menor que la
velocidad en el espacio libre, donde es de 3 X 108
m/s. En el agua, la velocidad de la luz es
casi de 2.25 X 108
m/s, la cual es casi equivalente a las tres cuartas partes de su velocidad
en el aire. La luz viaja aproximadamente a dos tercios de esa velocidad en el vidrio,o sea a
unos 2 X 108
m/s. La relación de la velocidad de la luz c en el vacío entre la velocidad v de
la luz en un medio particular se llama índice de refracción n para ese material.

El índice de refracción n de un material particular es la razón de la velocidad de la luz en
el espacio libre con respecto a la velocidad de la luz a través del material.

v
c
n =

El índice derefracción es una cantidad adimensional y generalmente es mayor que la
unidad. Para el agua, n= 1.33, y para el vidrio, n= 1.5. La tabla siguiente, muestra los
índices de refracción de diversas sustancias de uso común. Observe que los valores allí
señalados se aplican al caso de una luz amarilla de 589 nm de longitud de onda. La
velocidad de la luz en sustancias materiales es diferentepara longitudes de onda diferentes.
Este efecto, conocido como dispersión. Cuando la longitud de onda de la luz no se
especifica, se suele, suponer que el índice corresponde al que tendría una luz amarilla.
LAS LEYES DE REFRACCION

Desde la antigüedad se conocen y se aplican dos leyes básicas de refracción. Estas leyes
se enuncian como sigue (consulte la figura 41):

• El rayoincidente, el rayo retractado y la normal a la superficie se encuentran en el
mismo plano.
• La trayectoria de un rayo retractado en la entrecara entre dos medios es
exactamente reversible.
El cambio en la dirección de la luz al entrar en otro medio se puede analizar con la
Mecánica.
ayuda de un diagrama de frente de onda como el de la figura 43. Una onda plana en un
medio de índice derefracción n1 choca con la superficie plana de un medio cuyo índice de
refracción es n2. El ángulo de incidencia se designa como θ1 y el ángulo de refracción se
representa con θ2. En la figura se supone que el segundo medio tiene una densidad óptica
mayor que el primero (n2 > n1). Un ejemplo de esto se presenta cuando la luz pasa del aire
(n1 = 1) al agua (n2 = 1.33). La línea ABrepresenta el frente de onda en un tiempo t = 0
justamente cuando entra en contacto con el medio 2. La línea CD representa el mismo
frente de onda después del tiempo t requerido para entrar totalmente al segundo medio. La
luz se desplaza de B a D en el medio 1 en el mismo tiempo t requerido para que la luz viaje
de A a C en el medio 2. Suponiendo que la velocidad v2 en el segundo medio es menor queU1-T5 Refracción - 4la velocidad v1 en el primer medio, la distancia AC será menor que la distancia BD. Estas
longitudes están dadas por: AC = v2t BD = v1t
Hemos visto que la luz disminuye su velocidad cuando pasa a un medio de mayor
densidad óptica. ¿Qué le pasa a la longitud de onda de la luz cuando entra a un nuevo
medio? En la figura 45 la luz viaja en el aire a una velocidad c yse encuentra con un medio
a través del cual se propaga a una menor velocidad vm. Cuando regresa al aire, de nuevo
viaja a la velocidad c de la luz en el aire. Esto no viola la conservación de la energía porque
la energía de una onda luminosa es proporcional a su frecuencia. La frecuencia f es la
misma dentro del medio que fuera de él. Para que se percate de que esto es cierto, considereque la frecuencia es el número de ondas que pasan por cualquier punto en la unidad de
tiempo. El mismo número de ondas que sale de un medio en un segundo es el que entra al
medio en un segundo.
La longitud de onda de la luz se reduce cuando ésta entra en un medio de
mayor densidad óptica.
Es decir, la frecuencia dentro del medio no cambia. La velocidad se relaciona con la
frecuencia y...