Refraccion y Lentes

“Refracción y Lentes”

Concepto de Refracción
La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si estos tienen índices de refracción distintos. La refracción se origina en el cambio de velocidad de propagación de la onda.
Un ejemplo deeste fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. También se produce refracción cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura, de la que depende el índice de refracción. Los espejismos son producidos por un caso extremo de refracción, denominado reflexión total. Aunque el fenómeno de la refracción se observa frecuentemente en ondaselectromagnéticas como la luz, el concepto es aplicable a cualquier tipo de onda.

Índice de Refracción
En óptica se suele comparar la velocidad de la luz en un medio transparente con la velocidad de la luz en el vacío, mediante el llamado índice de refracción absoluto n del medio: se define como el cociente entre la velocidad c de la luz en el vacío y la velocidad v de la luz en el medio, es decir:Dado que c es siempre mayor que v, n resulta siempre mayor o igual que la unidad. Conforme se deduce de la propia definición cuanto mayor sea el índice de refracción absoluto de una sustancia tanto más lentamente viajará la luz por su interior.
Si lo que se pretende es comparar las velocidades v1 y v2 de dos medios diferentes se define entonces el índice de refracción relativo del medio 1respecto del 2 como cociente entre ambas:



O en términos de índices de refracción absolutos,

Un índice de refracción relativo  menor que 1 indica que en el segundo medio la luz se mueve más "lentamente" que en el primero, puesto que n2 es mayor que n1.

Índices de refracción para varios materiales

Sustancia
Valor de la sustancia
Sustancia
Valor de la sustancia
Vacío
1.00
AcidoSulfúrico
1.63
Aire
1.0000294
Diamante
2.42/2,43
Hielo
1.32
Glicerina
1,47
Agua
1.33
Acido Oleico
1,46
Alcohol Etílico
1.36
Benceno
1,50
Éter
1.36
Metanol
1,3286
Metacrilato
1.49
Parafina
1,43
Benceno
1.50
Jade(jadeíta)
1,66
Vidrio
1.52
Jade(nefrita)
1,61
Sal gema
1.54
Cuarzo
1,55
Amatista
1,54 – 1,55
Ámbar
1,54
Azabache
1,66
Esmeralda
1,56 - 1m58
Fluorita1,433
Zircón
1,98











Refracción inusual


Ejemplo de un rayo electromagnético pasando por una meta material con refracción negativa.
La investigación reciente también ha demostrado la existencia de índice de refracción negativo, lo que puede ocurrir si las partes reales tanto de permisividad
 Como  pueden tener permeabilidad con valores negativos. No se espera que estoocurra naturalmente con luz visible con algún material, aunque puede lograrse con meta materiales; materiales creados en laboratorio para dicho propósito. El índice de refracción negativa ofrece la posibilidad de súper lentes, dispositivo de invisibilidad y otros fenómenos exóticos.
Por otra parte, el índice de refracción, en algunos materiales, depende de la frecuencia del rayo incidente. Por estamisma razón, y en ciertos materiales, podemos obtener un índice de refracción negativo no estándar. Por otro lado, como ya se dijo, existe meta materiales que permiten esta propiedad en condiciones estándar o con la luz visible.

Índice de Refracción Efectivo
En una guía de ondas (ej.: fibra óptica) el índice de refracción efectivo determina el índice de refracción que experimenta un modo depropagación en razón a su velocidad de grupo. La constante de propagación de un modo que se propaga por una guía de ondas es el índice efectivo por el número de onda del vacío:

Nótese que el índice efectivo no depende sólo de la longitud de onda sino también del modo de propagación de la luz (). Es por esta razón que también es llamado índice modal.
El índice de refracción efectivo puede ser...