¿La longitud de onda siempre disminuye en un medio?

Estaba estudiando un problema de prueba de física GRE donde la luz óptica con una longitud de onda de 500 nm viaja a través de un gas con índice de refracción norte .

Si observamos las ecuaciones para el movimiento de ondas y el índice de refracción

C = λ 0 v (en el vacío)

v = λ v (en medio)

norte = C / v

vemos que, si la frecuencia es constante, la longitud de onda disminuye en el medio respecto al vacío . ¿Es esta una propiedad constante en todas las frecuencias y para todos los medios con índice de refracción real y mayor que 1?

¿Hay dieléctricos que cambien la frecuencia (todavía para n> 1), y hay un ejemplo de eso?

sé que la respuesta es sí (trivialmente por definición), supongo que estoy buscando una visión microscópica --- parece que diferentes materiales harían cosas diferentes a la longitud de onda --- pero supongo que es solo un factor de cuánto se encogen él
¿Qué idea buscas? El hecho de que se reduzca la velocidad debería ser completamente obvio. Entonces, ¿quieres saber cómo la velocidad de propagación corresponde a la longitud de onda? ¿O quiere entender por qué la velocidad se reduce microscópicamente (esto tiene que ver con el hecho de que los fotones interactúan con la materia y, por lo tanto, se ralentizan)?
creo que entiendo el hecho de que esto es trivialmente cierto, básicamente estoy interesado en varios ejemplos microscópicos diferentes: por ejemplo, dos materiales diferentes, en diferentes fases que tienen el mismo índice de refracción efectivo, cómo se compara un gas con un sólido con un líquido, etc. Disculpe si esta es una pregunta demasiado general y también me interesa saber qué dieléctricos cambiarían la frecuencia de una onda de luz y cómo funcionaría.
bueno, hay muchos efectos posibles, pero cada cálculo eventualmente se reduce a un número complejo que te dice cuánto tiempo pasa el fotón en un átomo dado (o molécula, red o lo que sea) y cuánto se dispersa. Entonces esa parte real está relacionada con el índice de refracción y compleja con la atenuación de la señal. Para obtener la imagen completa, se integran todos los fotones y todos los lugares de dispersión en el material.

Respuestas (3)

El índice de refracción de un material puede ser menor a 1 a alta frecuencia, esto se llama "dispersión anómala" y sucede cuando se cruza un nivel de energía de ciertos materiales. Significa que la velocidad de fase de la luz de cierta frecuencia es mayor que c.

Si el índice de refracción es constante, como lo es para longitudes de onda largas, n tiene que ser mayor que 1 para evitar la comunicación superluminal.

El principio de conservación de energía en un entorno estático prohíbe un cambio de frecuencia para un fotón, ya que esto agregaría energía o quitaría energía, y nada en el medio cambia con la frecuencia adecuada para hacerlo. Pero la luz que entra en un medio en movimiento cambia de frecuencia. los fotones pueden combinarse para formar uno del doble de frecuencia en un haz de luz fuerte en un medio no lineal, y esto corresponde a hacer armónicos más altos del campo clásico.

En cuanto a su segunda pregunta, los dieléctricos que cambian la frecuencia, cualquier medio que cambie la frecuencia debe ser un medio no lineal. Hay muchos de ellos. No cambian la frecuencia continuamente, sino que generan armónicos de orden superior, un número entero por la frecuencia original.

La respuesta a tu primera pregunta.

¿Es esta una propiedad constante en todas las frecuencias y para todos los medios con índice de refracción real y mayor que 1?

Es sí.

No solo en óptica sino también en otras mecánicas ondulatorias.

La refracción de la luz es el fenómeno observado con mayor frecuencia, pero cualquier tipo de onda puede refractarse cuando interactúa con un medio, por ejemplo, cuando las ondas de sonido pasan de un medio a otro o cuando las ondas de agua se mueven en aguas de diferente profundidad.

¿La longitud de onda siempre disminuye en un medio?
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