¿Por qué las ondas de mayor frecuencia se refractan más, tanto las ondas del océano como las ondas de luz? Además, ¿por qué la energía se almacena en la frecuencia en lugar de la longitud de onda?
El fenómeno que describes se llama dispersión . No conozco una forma intuitiva realmente buena de describir esto, por lo que lo que sigue es necesariamente una descripción que agita la mano. Cavet Emptor.
La luz está asociada con un campo eléctrico oscilante y, suponiendo que el material tenga una susceptibilidad distinta de cero, hará que los electrones del material también oscilen. La oscilación de los electrones en el material tendrá un desfase en comparación con la onda entrante, y cuando sumas la onda incidente con todas las ondas inducidas, obtienes una onda resultante con una longitud de onda más corta. Debido a que la frecuencia es constante, esto necesariamente significa una velocidad reducida, y es por eso que obtenemos un índice de refracción mayor que uno.
La dependencia de la frecuencia del índice de refracción surge porque los electrones tienen una frecuencia de oscilación natural. En un material típico como el vidrio, esto corresponderá a excitaciones electrónicas y estará en la UV. A medida que aumenta la frecuencia de la luz y se acerca a esta frecuencia natural, aumenta la magnitud de las oscilaciones inducidas y, por lo tanto, aumenta la interacción con la luz. Esto no es diferente de cualquier oscilador armónico accionado. A medida que pasa por la resonancia y continúa aumentando la frecuencia, la fuerza de interacción y, por lo tanto, el índice de refracción caerá nuevamente.
Entonces, el aumento del índice de refracción con la frecuencia no es una regla general. Depende de la relación entre la frecuencia de la luz y las frecuencias naturales del material.
La longitud de onda es simplemente recíproca de la frecuencia, por lo que la segunda pregunta no tiene sentido. La dispersión de la luz puede verse como absorción y emisión inmediata. Si lo miras así, las probabilidades de emisión aumentan con la longitud de onda, ya que el número de estados finales aumenta con la frecuencia (puedes organizar una onda de más formas dentro de una caja si tiene una longitud de onda corta).
Juan Rennie
usuario24082