Índice de refracción


Se denomina índice de refracción al cociente de la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.[1]​ Se simboliza con la letra y se trata de un valor adimensional.

El índice de refracción de un medio es una medida para saber cuánto se reduce la velocidad de la luz (o de otras ondas tales como ondas acústicas) dentro del medio.

El índice de refracción determina cuánto se desvía o se refracta la trayectoria de la luz al entrar en un material. Esto se describe mediante la ley de refracción de Snell, n1 sinθ1 = n2 sinθ2, , dondeθ1 and θ2 son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente, de un rayo que cruza la interfaz entre dos medios con índices de refracción n 1 y n 2 . Los índices de refracción también determinan la cantidad de luz que se reflejaal llegar a la interfase, así como el ángulo crítico por reflexión interna total , su intensidad ( ecuaciones de Fresnel) y el ángulo de Brewster.[2]

El índice de refracción puede verse como el factor por el cual la velocidad y la longitud de onda de la radiación se reducen con respecto a sus valores de vacío: la velocidad de la luz en un medio es v = c/n , y de manera similar la longitud de onda en ese medio es λ = λ0/n, donde λ0 es la longitud de onda de esa luz en el vacío. Esto implica que el vacío tiene un índice de refracción de 1 y que la frecuencia (f = v/λ) de la onda no se ve afectada por el índice de refracción. Como resultado, el color percibido por el ojo humano de la luz refractada, que depende de la frecuencia, no se ve afectado por la refracción o el índice de refracción del medio.

El índice de refracción varía con la longitud de onda. Esto hace que la luz blanca se divida en colores constituyentes cuando se refracta. Esto se llama dispersión . Este efecto se puede observar en prismas y arcoíris , y como aberración cromática en lentes. La propagación de la luz en los materiales absorbentes se puede describir utilizando un índice de refracción de valor complejo.[3]​ La parte imaginaria maneja la atenuación , mientras que la parte real explica la refracción. Para la mayoría de los materiales, el índice de refracción cambia con la longitud de onda en varios porcentajes a lo largo del espectro visible. Sin embargo, los índices de refracción de los materiales se notifican comúnmente utilizando un valor único para n, que normalmente se mide a 633 nm.

El concepto de índice de refracción se aplica dentro del espectro electromagnético completo , desde los rayos X hasta las ondas de radio. También se puede aplicar a fenómenos ondulatorios como el sonido . En este caso, se utiliza la velocidad del sonido en lugar de la de la luz, y se debe elegir un medio de referencia diferente al vacío.[4]


Refracción de la luz en la interfaz entre dos medios con diferentes índices de refracción (n2 > n1). Como la velocidad de fase es menor en el segundo medio (v2 < v1), el ángulo de refracción θ2 es menor que el ángulo de incidencia θ1; esto es, el rayo en el medio de índice mayor es cercano al vector normal
Frentes de onda de una fuente puntual en el contexto de la ley de Snell. La región debajo de la línea gris tiene un índice de refracción mayor y velocidad de onda proporcionalmente menor que la región por encima de la línea
Thomas Young acuñó el término índice de refracción
Ejemplo de un rayo electromagnético pasando por un metamaterial con refracción negativa.
En mineralogía óptica , las secciones delgadas se utilizan para estudiar rocas. El método se basa en los distintos índices de refracción de diferentes minerales .
En un prisma, la dispersión hace que diferentes colores se refracten en diferentes ángulos, dividiendo la luz blanca en un arcoíris de colores.
La luz de diferentes colores tiene índices de refracción ligeramente diferentes en el agua y, por lo tanto, aparece en diferentes posiciones en el arco iris .
La variación del índice de refracción con la longitud de onda para varios vidrios. La zona sombreada indica el rango de luz visible
Soap bubble
Los colores de una pompa de jabón están determinados por la longitud del camino óptico a través de la película delgada de jabón en un fenómeno llamado interferencia de película delgada .
Refracción de la luz en la interfaz entre dos medios de diferentes índices de refracción, con n2 > n1. Dado que la velocidad de fase es menor en el segundo medio (v2 < v1), el ángulo de refracción θ2 es menor que el ángulo de incidencia θ1; es decir, el rayo en el medio de mayor índice está más cerca de lo normal.
Reflexión interna total se puede ver en el límite aire-agua.