EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN DELANTE DEL COMPTON DUAL

Introducción

La ley de Snell es una fórmula práctica y simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de distintos índices de refracción. Aunque fue formulada para explicar los fenómenos de refracción de la luz, se puede aplicar a todo tipo de ondas que atraviesan una superficie de separación entre dos medios en los que la velocidad de propagación de la onda varíe.

Hablando de dos medios caracterizados con índices de refracción y n1 y n2 separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesan los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo del radio entre los índices de refracción y . Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia θ1 sobre el primer medio, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell:

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Está aceptado hoy que para cualquier n1 y n2 y el caso de θ1=0 (rayos incidentes de forma perpendicular a la superficie), los rayos refractados emergen igualmente con un ángulo θ2=0.

La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda, originado por el cambio de velocidad que advierte la misma, al pasar de un medio material a otro. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen distintos índices de refracción.

Esta desviación en la dirección de propagación se explica por medio de la ley de Snell. Esta ley, así como la refracción en medios no homogéneos, son consecuencia del principio de Fermat, quien indica que la luz se propaga entre dos puntos siguiendo la trayectoria de recorrido óptico de menor tiempo.

Se denomina índice de refracción al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra n y se trata de un valor adimensional.

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donde c es la velocidad de la luz en el vacío y v es la velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula.

La relatividad especial surge de la observación de que la velocidad de la luz en el vacío, es igual en todos los sistemas de referencia inerciales y de sacar todas las consecuencias del principio de relatividad según el cual, cualquier experiencia hecha en un sistema de referencia inercial, se desarrollará de manera idéntica en cualquier otro sistema inercial. Además, la curvatura del espacio-tiempo es una de las principales consecuencias de la teoría general de la relatividad, de acuerdo con la cual la gravedad, es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más "rectas" posibles a través de un espacio-tiempo curvado. Las líneas más "rectas" posibles de un espacio-tiempo se llaman líneas geodésicas y son líneas de curvatura mínima.

La relatividad especial formula todas las leyes físicas de una forma tal que tengan validez para todos los observadores inerciales. Por lo que cualquier ley física debería tener una forma matemática invariante bajo las transformaciones de Lorentz quien permite preservar constante el valor de la velocidad de la luz para todos los observadores inerciales.

Todas las interacciones entre fotones y materia se describen como una serie de absorciones y emisiones de fotones. Cuando un fotón que llega golpea una molécula en la superficie de la materia, es absorbido y casi de inmediato vuelto a emitir. El "nuevo" fotón puede emitirse en cualquier dirección.

Viendo al fotón como una partícula, la disminución de la velocidad puede describirse en su lugar como una combinación del fotón con excitaciones cuánticas de la materia (cuasipartículas como fonones y excitones) para formar un polaritón; este polaritón tiene una masa efectiva distinta de cero, lo que significa que no puede viajar con velocidad c. Las diferentes frecuencias de la luz pueden viajar a través de la materia con distintas velocidades; esto se conoce como dispersión. La velocidad de propagación del polaritón v es igual a su velocidad de grupo, que es la derivada de la energía con respecto al momento lineal. En algunos casos, la dispersión puede dar lugar a velocidades de la luz extremadamente lentas. Los efectos de las interacciones de los fotones con otras cuasipartículas puede observarse directamente en la dispersión Raman y la dispersión Brillouin.