Dispersión cromática

La luz está formada por cargas eléctricas que

generan un campo electromagnético. A dicho

campo lo definimos como LUZ. El comportamiento

de las cargas que componen la luz responden

a un movimiento oscilatorio armónico.

Por lo tanto la luz se define como el flujo radiante

que se propaga en el espacio con una dirección

y un sentido en forma de línea. Llamamos congruencia óptica al conjunto de rayos que proceden de un mismo punto emisor y considerada una congruencia óptica, es posible hallar la superficie envolvente de todos los rayos, que denominamos cáustica.

 

Las ondas electromagnéticas con las que trabajaremos serán monocromáticas , cuya variación espacio-temporal corresponde a una sola longitud de onda y van asociadas a colores y por lo tanto a la tabla de longitudes de onda de Fraunhofer.

La tabla de Fraunhofer nos permite conocer los rangos de visibilidad de la luz que van en función de su longitud de onda, y al mismo tiempo esa longitud de onda corresponde a un color.

La longitud de onda que corresponde al área de lo visible por el ojo humano es la delimitada con la letra D, y es la que más se emplea en Óptica Geométrica para hacer cálculos y experimentos ya que es en el área visible donde podemos observar su comportamiento.

Gracias a la tabla creada por Fraunhofer podemos dividir los colores en tres regiones en función de su longitud de onda:

· Región espectral del Infrarrojo: desde 1mm hasta 780nm.

· Región espectral del Visible: desde 780nm hasta 390nm.

· Región espectral del Ultravioleta: desde 390nm hasta 1nm.

 

La luz por lo tanto se puede propagar en distintos medios que se clasifican en:

Medios dieléctricos:  no poseen cargas eléctricas libres, son también conocidos como aislantes, no conducen la corriente eléctrica (vidrio, agua, aire).

Medios conductores:  poseen cargas eléctricas libres, conducen la corriente (cobre, metales).

Medios semiconductores: material con cargas débiles, son conductores bajo ciertas condiciones, y aislantes en condiciones diferentes (Silicio, Germanio).

En la Óptica Geométrica se supone que siempre la luz se propagará en medios dieléctricos o aislantes ya que si queremos explicar el comportamiento de la luz a efectos prácticos y tangibles para el ojo humano es conveniente adaptar los problemas a los medios que nos rodean.

La propagación de la luz (onda electromagnética) lleva consigo una velocidad de fase (v) que varía con la frecuencia de la onda través de un medio dieléctrico, a este fenómeno se le llama: dispersión cromática. En la dispersión cromática una onda, que recibe el nombre de onda primaria, interacciona con una partícula (átomo, molécula) que absorbe parte de la energía luminosa y vibra con la misma frecuencia creando así una onda secundaria.

Cuando la dispersión cromática es normal se utiliza la fórmula de Cauchy que permite conocer el valor del índice de refracción según la longitud de la onda electromagnética:

Y el índice de refracción varía dependiendo del material que lo componga, disponemos de una tabla en la que podemos saber los índices de refracción de cada material:

Los vidrios refractivos caracterizan su dispersión cromática en función de su número de Abbe que viene determinada por la ecuación:

Y se clasifican en dos categorías:

· Vidrios Flint: Nro. Abbe inferior a 50, son muy dispersivos.

· Vidrios Crown: Nro. Abbe mayor a 50, poco dispersivos.