¿Por qué el índice de refracción depende de la longitud de onda? [duplicar]

¿Por qué las diferentes longitudes de onda se impiden más o menos cuando están en diferentes materiales? Moverse con la misma velocidad, pero una distancia física mayor implicaría que los campos oscilan menos veces en el material, pero no sé por qué una diferencia en el número de oscilaciones impediría la onda- Ni siquiera sé por qué las cosas reducir la velocidad en general. ¿Por qué una onda electromagnética se ralentizaría solo porque está entrando en otros campos electromagnéticos? Me parecería que el único factor sería el tiempo necesario para mover físicamente algún electrón o algo en la dirección de los campos... Pero eso parece simple de una explicación para mí.

Noté que el OP pregunta sobre la longitud de onda, pero la respuesta es sobre la frecuencia. Esto me sonó. Creo que lo que realmente significa OP es frecuencia; la distinción generalmente se ignora. Sin embargo, hay una diferencia. En los sistemas que tienen una respuesta no local a los campos impulsores, la constante dieléctrica (o lo que sea) puede depender de la longitud de onda por separado de la dependencia de la frecuencia. La respuesta no local es generalmente (pero no siempre) ignorable. Más en este artículo de Wikipedia

Respuestas (1)

De hecho, ha puesto el dedo en el motivo del cambio del índice de refracción. Está relacionado con el movimiento de electrones en la dirección de los campos. NB : la dispersión es un fenómeno complejo, por lo que esta será necesariamente una explicación que agita el brazo, ¡no lo tome demasiado literalmente!

Hay una discusión del fenómeno en este artículo . Básicamente, el campo eléctrico oscilante de la onda de luz hace que los electrones en el medio oscilen. Sin embargo, estos electrones suelen tener una frecuencia de oscilación natural que no coincide con la frecuencia de la luz, por lo que tenemos en efecto un oscilador armónico impulsado .y la fase de las oscilaciones de electrones es diferente de la fase de la onda de luz. Esta diferencia de fase es responsable del índice de refracción. Los electrones oscilantes emiten una luz que está desfasada con respecto a la luz original y que, por lo tanto, la interfiere. Por lo general, esto ralentizará la luz y dará como resultado un índice de refracción superior a uno, pero cerca de las frecuencias resonantes (p. ej., en las líneas de absorción), el índice de refracción puede cambiar rápidamente y, de hecho, ser inferior a uno.

La razón por la que el índice de refracción cambia con la frecuencia de la luz se debe a que, a medida que cambia la frecuencia de la luz, (normalmente) se acerca o se aleja de la frecuencia natural de los electrones y la diferencia de fase cambia. Por lo general, esperaría que el índice de refracción cerca de una resonancia se viera así:

Índice de refracción

Luego:

En otra pregunta, alguien acaba de citar esta pregunta . La respuesta da una descripción más matemática del fenómeno. De hecho, si hubiera detectado esta pregunta, probablemente habría marcado su pregunta como un duplicado (¡aunque mi respuesta aquí es más amigable para los profanos! :-).

¿Cómo puede el índice de refracción ser menor que 1? Significaría una velocidad mayor que la luz.
Significaría una velocidad de fase más rápida que la luz, sí. Sin embargo, las velocidades de fase más rápidas que la luz no violan la relatividad especial y, de hecho, son bastante comunes. Cuando el índice de refracción es menor que la unidad porque la velocidad de fase es mayor que C esto se conoce como dispersión anómala. Eche un vistazo al artículo de Wikipedia sobre dispersión para obtener más información.
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