Índice de refracción

Nunha primeira aproximación, pódese dicir que o índice de refracción (n) é unha magnitude física adimensional que relaciona a velocidade da luz nun medio (v) coa que ten no baleiro (c):

n = c/v

---

Este artigo non contén imaxes. Pode axudar cargando imaxes, na Galipedia ou na Wikimedia Commons, relacionadas co contido do artigo, ou incluíndo unha xa existente.  Debe ter en conta as políticas de uso de imaxes e o respecto polos dereitos de autoría.

---

Isto é, o índice de refracción vén caracterizar a propagación dunha onda electromagnética nun medio material. Por isto está relacionado tamén coa permitividade eléctrica ε_r e a permeabilidade magnética μ_r mediante a expresión:

${\displaystyle n={\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}$

É, daquela, un factor que dá conta da ralentización que sofre a luz, ou en xeral unha onda electromagnética nun medio.

En medios non absorbentes, toma valores reais superiores ou iguais a 1 (caso do baleiro, e de xeito aproximado tamén de medios coma o aire). Cando se trata de medios absorbentes, toma valores complexos, presentando unha parte imaxinaria (chamada coeficiente de extinción) que dá lugar á atenuación exponencial que sofre a luz ao se propagar por este tipo de medios.

O índice de refracción dun medio é distinto para radiación de diferentes frecuencias de oscilación. Isto é a causa da denominada dispersión cromática, que provoca a deformación do perfil temporal dun paquete de ondas no transcurso do tempo.

Así, cando se considera radiación non monocromática, defínense o índice de fase (n_f) e máis o índice de grupo (n_g), pero tomando como velocidade no medio a velocidade de fase (v_f) e a velocidade de grupo (v_g) respectivamente. O índice e a velocidade de fase son diferentes para cada frecuencia, están asociados a cada onda electromagnética que fai parte dun paquete, mentres que o índice e a velocidade de grupo se definen para forneceren unha medida da ralentización e a velocidade do paquete completo.

Índice de refracción e propiedades materiais

O comportamento do índice de refracción vai dar lugar a distintos fenómenos, que servirán ao tempo para realizar unha clasificación dos medios materiais en termos das súas propiedades ópticas e electromagnéticas.

Cando o índice de refracción permanece invariante ante un desprazamento dun punto a outro calquera do medio, dise que é homoxéneo.

Ao considerarmos a dirección de propagación dunha onda EM, se o índice é invariante ante a mesma nun punto calquera do medio, dise que o medio é isótropo, e en caso contrario presentará anisotropía.

No caso de que o índice sexa independente da amplitude da onda, estaremos a falar dun medio lineal, en caso contrario dirase que o medio é non lineal. Esta característica é actualmente un dos asuntos que maior volume de traballo ocupan na actividade investigadora internacional -e tamén en Galicia, con varios grupos de investigación das tres universidades galegas dedicados ao seu estudo-, dando lugar á denominada óptica non lineal, e a boa parte da fisíca non lineal.

Hai outras propiedades ópticas e electromagnéticas, algunhas xa comentadas (a absorción, a dispersión cromática) ou como a reflectividade e outras, que se poden analizar tamén a través do comportamento do índice de refracción. De entre elas, ímonos deter para rematar, pola súa importancia histórica tanto científica como tecnolóxica, na refracción.

A refracción consiste na mudanza da traxectoria dun raio (na óptica xeométrica) ou en xeral dun frente de ondas, ao atravesar a fronteira entre dous medios distintos, por un ángulo que ven determinado pola relación entre os índices de refracción dos dous medios. Este ángulo, o ángulo de refracción, obtense mediante a lei de Snell, que relaciona os ángulos de incidencia e refracción a traves dos seus seos e máis dos índices dos medios.

Wikimedia Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Índice de refracción