En este artículo se explica qué es el índice de refracción en física. Así pues, encontrarás la definición del índice de refracción, cómo calcular el índice de refracción y, además, una tabla con los valores de los índices de refracción de diferentes materiales.
Índice
¿Qué es el índice de refracción?
El índice de refracción de un medio es un coeficiente que indica cuánto se reduce la velocidad de la luz (o de otras ondas) respecto al vacío dentro del medio. El índice de refracción también sirve para determinar cuánto se desvía o refracta la trayectoria de la luz cuando pasa de un medio a otro.
Asimismo, el índice de refracción permite calcular la variación de la longitud de onda cuando una onda entra en un medio diferente, ya que las características del medio por el que se propaga una onda no solo afecta a su velocidad, sino también a su longitud de onda.
No obstante, la frecuencia de una onda no se ve alterada por el medio en el que se propaga. Por lo tanto, el índice de refracción condiciona la velocidad y la longitud de la onda, pero no su frecuencia.
Fórmula del índice de refracción
El índice de refracción se define como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c=3·108 m/s) y la velocidad de la luz en el medio (v). Por lo tanto, para calcular el índice de refracción se debe dividir la velocidad de la luz en el vacío por la velocidad de la luz en el medio (n=c/v).
De modo que la fórmula para calcular el índice de refracción es la siguiente:
Donde:
es el índice de refracción del medio.
es la velocidad de la luz en el vacío (3·108 m/s).
es la velocidad de la luz en el medio en el que se calcula el índice de refracción.
Asimismo, el índice de refracción de un medio también se puede determinar calculando la raíz cuadrada del producto entre la permitividad relativa del material y la permeabilidad electromagnética relativa:
Donde:
- es el índice de refracción del medio.
es la permitividad relativa del material.
permeabilidad electromagnética relativa.
Tabla de valores del índice de refracción
En la siguiente tabla puedes ver los valores del índice de refracción de diferentes medios:
| Material | Índice de refracción |
|---|---|
| Vacío | 1 |
| Aire (0 ºC y 1 bar) | 1,0002926 |
| Metanol (20 ºC) | 1,329 |
| Agua | 1,3330 |
| Acetaldehído | 1,35 |
| Solución de azúcar (30%) | 1,38 |
| 1-butanol (20 ºC) | 1,399 |
| Heptanol (25 ºC) | 1,423 |
| Vidrio | 1,45 |
| Glicerina | 1,473 |
| Benceno (20 ºC) | 1,501 |
| Solución de azúcar (80%) | 1,52 |
| Cuarzo | 1,544 |
| Cloruro de sodio | 1,544 |
| Disulfuro de carbono | 1,6295 |
| Diamante | 2,42 |
El índice de refracción y la ley de Snell
La ley de Snell es una ley física que relaciona el índice de refracción de dos medios diferentes con el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción. Así pues, la ley de Snell sirve para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar una superficie que separa dos medios con índice de refracción distinto.
La fórmula de la ley de Snell es la siguiente:
Donde:
es el índice de refracción del medio en el que incide la luz.
es el ángulo que forma el rayo de luz con la normal del medio en el que incide la luz.
es el índice de refracción del medio en el que se refracta la luz.
es el ángulo que forma el rayo de luz con la normal del medio en el que se refracta la luz.
El índice de refracción y la reflexión interna total
En física, el ángulo crítico (o ángulo límite) es el ángulo obtenido de calcular la inversa del seno del cociente entre el índice de refracción del medio en el que incide el rayo de luz y el índice de refracción del medio en el que se refracta el rayo de luz.
Así pues, la fórmula del ángulo crítico es la siguiente:
Donde:
es el ángulo crítico.- es el índice de refracción del medio en el que incide la luz.
- es el índice de refracción del medio en el que se refracta la luz.
Así pues, cuando el ángulo de incidencia θ1 es mayor que el ángulo crítico, el rayo de luz se refleja totalmente en el interior del medio en el que incide. Es decir, si el ángulo de incidencia θ1 es mayor que el ángulo crítico, la luz no se refracta sino que se refleja y, por tanto, en lugar de pasar al otro medio se queda el interior del mismo medio.
Este fenómeno físico se denomina reflexión interna total y se produce cuando el ángulo de incidencia del rayo de luz es mayor que el ángulo crítico, el cual puedes calcular con