Índice de refracción es una magnitud física adimensional que mide la reducción de velocidad de la luz cuando se transmite a través de algún medio óptico transparente. La capacidad de reducir la velocidad de la luz se llama refringencia.
Ellos existen dos tipos de índice de refracción: el absoluto y el relativo. O índice de refracción absoluto, cuyo valor más pequeño posible es 1, se calcula mediante la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en cualquier otro medio. O índice de refracción relativo, a su vez, está determinada por la relación entre la velocidad de la luz en dos medios distintos al vacío, que puede ser inferior a 1.
Un índice de refracción igual a 1 indica que, en el medio en el que se propaga, la luz viaja a la misma velocidad que viajaría viajando a través del vacío. Un índice de refracción igual a 2, por ejemplo, indica que, en el vacío, la luz se propagaría dos veces más rápido que en un medio cuyo índice de refracción es igual a 2.
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Índice de refracción absoluto y relativo
O índice derefracciónabsoluto se calcula por la razón de la velocidad de la luz en el vacío, cuyo símbolo es C y que tiene un valor aproximadamente igual a 3,0.108 Sra (299,792,458 m / s), y la velocidad de la luz en un bastantetransparente y homogéneo cualquiera, simbolizado por la letra v:
No - índice de refracción
C - velocidad de la luz en el vacío (3.0.108 Sra)
v - velocidad de la luz en el medio
La fórmula anterior indica que no hay forma de refracción valor inferior a 1, ya que el medio en el que la luz es capaz de moverse con mayor rapidez es el propio vacío.
O índice de refracción relativo se calcula mediante la relación entre los índices de refracción absolutos de dos medios ópticos, 1 y 2, cuando los atraviesa un haz de luz. Dicho índice se puede calcular de acuerdo con lo que se muestra en la siguiente figura. Vea:
No1,2 - índice de refracción del medio 1 en relación con el medio 2
v1 y usted2- velocidad de la luz en los medios 1 y 2
índice de refracción y longitud de onda
O índice de refracción de un medio óptico depende de la largoenonda de la luz que lo atraviesa. Este fenómeno se conoce como dispersión cromática. Es por ello que, al pasar por un prisma o una gota de agua, la luz blanca, que está formada por la combinación de todos colores visibles (por eso se le puede llamar policromático), sufre dispersión, lo que nos permite observar la separación de los colores de la espectro visible.
El índice de refracción es inversamente proporcional la longitud de onda de la luz, por lo que cuanto más corta es la longitud de onda de la luz, mayor es el índice de refracción de la luz para un medio dado. Por tanto, el índice de refracción del mismo medio será mayor para la luz violeta que para la luz roja, por ejemplo.
índice de refracción y temperatura
El índice de refracción tiene una relación con el temperatura en el medio, pero esto no significa que cambie por cambios de temperatura, sino por cambios de densidad. Esta relación entre el índice de refracción y la temperatura es lo que provoca la formación de distorsiones y espejismos sobre superficies calientes, como el asfalto o el capó de un vehículo en un día muy caluroso, ya que el calentamiento del aire provoca su dilatación. De esta forma, disminuye su densidad, así como su índice de refracción.
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Tabla de índice de refracción
La siguiente tabla presenta algunos índices de refracción de materiales conocidos.
Ejercicios resueltos sobre el índice de refracción.
Pregunta 1 - (UFPR) Un medio dado tiene un índice de refracción n1. Otro medio tiene un índice de refracción n2. Marque la alternativa que exprese correctamente la relación entre los módulos de las velocidades de la luz en los dos medios, cuando n2 = 2n1.
a) v2 = 4v1
b) v2 = 2v1
CV2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Plantilla: letra D.
Resolución:
Dado que el índice de refracción del medio 2 es el doble del índice de refracción del medio, debe entenderse que la velocidad de propagación de la luz en el medio 2 es dos veces menor que esta misma velocidad en el medio 1.
Pregunta 2 - (Eear) Considerando las velocidades de propagación de la luz en dos medios homogéneos y distintos, respectivamente iguales a 200 000 km / sy 120 000 km / s, determine el índice de refracción relativo del primer medio al segundo. Considere la velocidad de la luz en el vacío igual a 300 000 km / s.
a) 0,6
b) 1.0
c) 1.6
d) 1,7
Plantilla: letra a.
Resolución:
Para resolver la cuestión, basta con dividir las velocidades a las que se propaga la luz en los dos medios. Dado que queremos conocer el índice de refracción relativo del primer medio en relación al segundo, debemos hacer el siguiente cálculo:
Pregunta 3 - (Enem) La figura representa un prisma óptico hecho de un material transparente y cuyo índice de refracción aumenta con la frecuencia de la luz que incide sobre él. Un rayo de luz, compuesto de luces rojas, azules y verdes, incide sobre la cara A y emerge sobre la cara B y, tras ser reflejada por un espejo, golpea una película para fotografía en color, revelando tres puntos.
Observando los puntos brillantes revelados en la película, de abajo hacia arriba, se pueden ver los siguientes colores:
a) rojo, verde, azul.
b) verde, rojo, azul.
c) azul, verde, rojo.
d) verde, azul, rojo.
e) azul, rojo, verde.
Plantilla: letra a.Resolución:
Se sabe que el índice de refracción está directamente relacionado con la longitud de onda de la luz: cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es el índice de refracción del medio. De esta forma, el rayo de luz que sufre la mayor desviación es el azul, que tras reflejarse se convierte en el primer punto de luz, de abajo hacia arriba.
Por Rafael Hellerbrock
Profesor de física
Fuente: Escuela Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm
