Las Propiedasdes Opticas

Esta es la primera de dos entregas acerca de las propiedades ópticas.
Propiedades ópticas: Se relacionan con la interrelación entre un material y las radiaciones electromagnéticas en forma de ondas o partículas de energía, conocidas como fotones. Estas radiaciones pueden tener características que entren en  nuestro espectro de luz visible, o ser invisibles para el ojo humano. Esta interacciónproduce una diversidad de efectos, como absorción, transmisión, reflexión, refracción y  un comportamiento electrónico.
Fenómenos Ópticos. Al interactuar con la estructura electrónica o  cristalina de un material, los fotones de una fuente externa crean varios fenómenos ópticos. Si los fotones incidentes interactúan con los electrones de valencia pueden ocurrir varias cosas: los fotones cedenenergía al material, en cuyo caso hay absorción; o puede ser que cuando los fotones aportan energía, de inmediato el material emite electrones de idéntica energía, de forma que se produce reflexión. También puede que los fotones no interactúen con la estructura electrónica del material, en ese caso ocurre la transmisión. En cualquiera de estos tres casos, la velocidad de los fotones cambia; este cambiopropicia la refracción.
Un rayo incidente de intensidad I0 parcialmente puede reflejarse, absorberse y transmitirse. Esta intensidad I0 se puede expresar como:
I0 = Ir + Ia + It
donde Ir es la porción reflejada, Ia es la parte absorbida e It es la porción transmitida a través del material. Determinar el comportamiento de los fotones respecto al material es necesario conocer varios factoresinternos de este, particularmente la energía requerida para excitar un electrón hacia un estado de energía más elevado.
Ahora examinaremos cada uno de estos cuatro fenómenos:
- Refracción. Cuando un fotón es transmitido provoca la polarización de electrones en el material y, al interactuar con el material polarizado, pierde parte de su energía. La velocidad de la luz se puede relacionar con lafacilidad con la cual un material se polariza tanto eléctricamente (permisividad) como magnéticamente (permeabilidad).
Sin embargo, los materiales ópticos no son magnéticos, por tanto la permeabilidad puede no tomarse en  cuenta.
Dado que la velocidad de los fotones disminuye, cuando el haz entra al material cambia de dirección. Suponiendo que un haz de fotones viaja en el vacío e incide sobre unmaterial, a y b son los ángulos que los haces incidentes y refractados tienen con el plano de la superficie del material, entonces:
n = c = l vacío= sen a
v      l        sen b
La relaciónn es el índice de refracción, c es la velocidad de la luz en el vacío y v la velocidad de la luz dentro del material. Si los fotones viajan en el material 1 y de ahí pasan al material 2, las velocidades de loshaces incidentes y refractados dependen de la relación entre sus índices de refracción.
v1 = n1 = sen a
v2    n2     sen b
Con la última expresión de esta igualdad podemos determinar si el haz será transmitido como un haz refractado o si se reflejará. Si el ángulo b es igual a 90°, el haz que viajaba a través del material se refleja.
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Cuando el material ser polariza fácilmente habrá más interacción de fotones con  la estructura electrónica del mismo. Entonces, es de esperarse una relación entre el índice de refracción y la constante dieléctrica del material.
- Reflexión. Cuando un haz de fotones golpea un material, éstos interactúan con los electrones devalencia y ceden su energía. Cuando las bandas de valencia no están totalmente ocupadas, cualquier radiación, de casi cualquier longitud de onda, excita a los electrones hacia niveles superiores de energía. Podría esperarse que, si los fotones son totalmente absorbidos, no se reflejaría luz y el material aparecería de color negro. Sin embargo, cuando fotones de longitud casi idéntica vuelven a...