Índice de refracción

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$Refracción de la luz en la interfaz entre dos medios con diferentes índices de refracción (n2 > n1). Como la velocidad de fase es menor en el segundo medio (v2 < v1), el ángulo de refracción θ2 es menor que el ángulo de incidencia θ1; esto es, el rayo en el medio de índice mayor es cercano al vector normal.$

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.

El índice de refracción de un medio homogéneo es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda en el medio ( $k$ ) será $n$ veces más grande que el número de onda en el vacío ( $k 0$ ).

Se denomina índice de refracción al cociente entre la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra $n$ y se trata de un valor adimensional.

n = c / v

donde:

$c$ : la velocidad de la luz en el vacío
$v$ : velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.).

[editar] Valores para diferentes materiales

El índice de refracción del aire es de 1,00029 pero para efectos prácticos se considera como 1, ya que la velocidad de la luz en éste medio es muy cercana a la del vacío.

Otros ejemplos de índices de refracción:

Material	Índice de refracción
Vacío	1
Aire (*)	1,00029
Agua (a 20°C)	1,333
Hielo	1,31
Diamante	2,417
Acetona	1,36
Alcohol etílico	1,36
Solución de azúcar (30%)	1,38
Glicerina	1,473
Solución de azúcar (80%)	1,52
(*) en condiciones normales de presión y temperatura

[editar] Índice de Refracción Efectivo

En una guía de ondas (ej: fibra óptica) el índice de refracción efectivo determina el el incremento del modo de propagación a lo largo del núcleo de la guía. 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:

$\beta = n_{eff}k_0 = n_{eff}\frac{2\pi}{\lambda_0}$

Notese que el índice efectivo no depende sólo de la la longitud de onda sino también en el modo en que la luz se propaga. Por esta razón es que también es llamado índice modal.

El índice de refracción efectivo puede ser una cantidad compleja, en cuyo caso la parte imaginaria describiría la ganancia o las pérdidas de la luz confinada en la guía de ondas.

No debe confundirse con la ídea que el índice efectivo es una medida o promedio de la cantidad de luz confinada en el núcleo de la guía de onda. Esta falsa impresión resulta de observar que los modos fundamentales en una fibra óptica tienen un índice modal más cercano al índice de refracción del núcleo.

[editar] Aplicaciones

La propiedad refractiva de un material es la propiedad más importante de cualquier sistema óptico que usa refracción. Es un índice inverso que indica el grosor de los lentes según un poder dado, y el poder dispersivo de los prismas. También es usado en la química para determinar la pureza de los químicos y para la Renderización de materiales refractantes en los Gráficos 3D por computadora.

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