2 Espectro óptico. Refracción, reflexión, atenuación y dispersión
2.1 Introducción

La luz, como onda electromagnética, se caracteriza por una combinación de variación temporal de E (campo eléctrico) y H (campo magnético) propagándose a través del espacio de acuerdo a las ecuaciones de Maxwell introducidas por James Clerk Maxwell a finales del siglo XIX.

La luz puede ser caracterizada a partir de magnitudes espectrales como la frecuencia, υ,

(001) , donde ω es la frecuencia angular o pulsación

o la longitud de onda, λ,

(002) , siendo c la velocidad de la luz en el vacío

c es una constante física universal y su valor exacto es de 299 792 458 m/s.

Normalmente se usa un valor aproximado de c= 3 108 m/s.

En cualquier otro medio distinto del vacío, la velocidad de fase de luz, v (la velocidad a la que los picos o la fase de la onda se mueve), depende del índice de refracción, n, del medio del siguiente modo [2] :

(003) , donde n puede definirse mediante la siguiente ecuación:

(004) , siendo εr y μr la permitividad eléctrica relativa y la permitividad magnética del medio respectivamente [3]. El índice de refracción es una función de la longitud de onda.

Las relaciones entre electricidad, magnetismo y la velocidad de la luz en un medio se encuentran definidas en la ecuación siguiente:

(005)

Dualidad onda-partícula: Cada partícula elemental o entidad cuántica exhibe las propiedades de las partículas y también de las ondas. La radiación electromagnética se propaga siguiendo las ecuaciones de ondas lineales, pero sólo puede ser emitida o absorbida como elementos discretos: Fotones, que se comportan simultáneamente como ondas y partículas.

La energía de un fotón, E, es proporcional a su frecuencia ,υ, y puede calcularse mediante la relación de Planck–Einstein, también conocida como ecuación de Planck [4] :

(006)

donde h es la constante de Planck, = 6.62·10–34 Js o 4.1356·10–15 eVs.

La constante: hc = 1.24 eVμm.

El valor de la permitividad relativa de la sílica (dióxido de silicio: SiO2) es εr = 3.9, y su permitividad magnética relativa μr = 0.53. Calcular el índice de refracción de la sílica.

SOLUCIÓN

El índice de refracción del SiO2 es: (007)