¿Por qué los medios ópticos tienen diferentes índices de refracción?

La densidad óptica es una medida del poder de refracción de un medio. En otras palabras, cuanto mayor sea la densidad óptica, más se refractará o ralentizará la luz a medida que se mueve a través del medio. La densidad óptica está relacionada con el índice de refracción en el sentido de que los materiales con un alto índice de refracción también tendrán una alta densidad óptica. La luz viajará más lentamente a través de un medio con un índice de refracción alto y una densidad óptica alta y más rápido a través de un medio que tenga un índice de refracción bajo y una densidad óptica baja. Entonces, para reafirmar la pregunta, ¿por qué los medios ópticos tienen diferentes índices de refracción?

Entonces, finalmente, ¿estás preguntando sobre los factores que influyen en el índice de refracción de un medio?
Yo diría que la diferencia se debe a las diferencias en la constante dieléctrica en los diferentes medios. Consulte la página de Wikipedia sobre el índice de refracción para obtener un poco más de detalles (el enlace es un enlace directo a la sección correspondiente del extenso artículo).
La densidad óptica generalmente se relaciona con qué tan "oscuro" es un material , y se expresa en una escala logarítmica. Por ejemplo, en fotografía, un filtro OD=2 detiene la mitad de la luz. En espectroscopia, los logaritmos se llevan a la base 10. ¿Pero parece que tiene una definición diferente de densidad óptica? ... ¿puede explicar lo que realmente está preguntando? Creo (como comentó Kyle) que realmente solo está preguntando sobre refractivo índice, pero estoy confundido.
@Floris Creo que Pertunia está usando la definición que se encuentra aquí: physicsclassroom.com/class/refrn/Lesson-1/…
@Draksis: debe tener razón: pero en todos mis años de estudiar física no me había encontrado con ese uso de la palabra ...

Respuestas (1)

El índice de refracción describe la velocidad de propagación de la luz en un medio. Así que para reafirmar tu pregunta:

¿Por qué la velocidad de la luz es más lenta en algunos medios que en otros?

La ecuación de onda nos dice que la velocidad de propagación depende de dos factores: uno es un término inercial , mientras que el otro es un término elástico . Veamos un caso simple de una cadena. La velocidad de propagación de la onda en una cuerda es como

v = T m
dónde T es la tensión y m es la masa por unidad de longitud.

Cuando la luz se propaga en un medio dieléctrico, los electrones en ese medio son movidos por el campo EM de la luz. Estos electrones en movimiento a su vez emiten una onda electromagnética, pero esta onda se retrasará en la fase con la señal que causó su movimiento.

Debido a este desfase, la señal combinada que se propaga es la suma de la señal inicial (ahora un poco más pequeña porque le dio parte de su energía al electrón) más la señal desfasada del electrón. Juntos, crean un cambio de fase en la señal original, es como si fuera más lento.

El desplazamiento debido a un electrón es minúsculo; pero cuantos más electrones tenga por unidad de volumen, mayor será el efecto. La fuerza real con la que están unidos los electrones (la "constante elástica" si lo desea) también entra en juego, por lo que no puede simplemente decir que el índice de refracción escala con la densidad, pero para materiales similares, sí; el siguiente gráfico (de http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/3b/Density-nd.GIF ) muestra que materiales similares con diferentes densidades tienen una relación bastante creíble entre la densidad y el índice de refracción:

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La página de wikipedia sobre el índice de refracción contiene más información sobre el tema...

¿Por qué los medios ópticos tienen diferentes índices de refracción?
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