1. Ley de Snell:
* Aplicable para: Luz que pasa de un medio a otro.
* Fórmula: n₁ * sin (θ₁) =n₂ * sin (θ₂)
* N₁ y N₂ son los índices refractivos de los medios primero y segundo, respectivamente.
* θ₁ y θ₂ son los ángulos de incidencia y refracción, respectivamente.
* Procedimiento:
1. Brilla un haz de luz en un ángulo conocido (θ₁) sobre la superficie de la sustancia.
2. Mida el ángulo de refracción (θ₂) usando un protactor u otra herramienta adecuada.
3. Si conoce el índice de refracción del primer medio (N₁), puede calcular el índice de la sustancia (N₂) utilizando la fórmula anterior.
2. Ecuación de Cauchy:
* Aplicable para: Materiales transparentes en el espectro de luz visible.
* Fórmula: n =a + (b/λ²) + (c/λ⁴) + ...
* A, B, C son constantes específicas del material.
* λ es la longitud de onda de la luz.
* Procedimiento:
1. Mida el índice de refracción de la sustancia a diferentes longitudes de onda utilizando un refractómetro u otro instrumento adecuado.
2. Ajuste los puntos de datos a la ecuación de Cauchy para determinar las constantes A, B y C.
3. Luego puede usar esta ecuación para calcular el índice de refracción en cualquier otra longitud de onda.
3. Ecuación de Lorentz-Lorenz:
* Aplicable para: Calculando el índice de refracción basado en las propiedades moleculares del material.
* Fórmula: (n² - 1)/(n² + 2) =(4π/3) * n * α
* N es la densidad numérica de las moléculas.
* α es la polarización de las moléculas.
* Procedimiento:
1. Determine la densidad de número (N) de las moléculas en la sustancia.
2. Calcule la polarización (α) de las moléculas utilizando modelos teóricos o datos experimentales.
3. Sustituya estos valores en la ecuación de Lorentz-Lorenz para obtener el índice de refracción (N).
4. Ecuaciones de Fresnel:
* Aplicable para: Calculando el índice de refracción basado en los coeficientes de reflexión y transmisión de la luz en la interfaz entre dos medios.
* Fórmula: Ecuaciones matemáticas complejas que implican coeficientes de reflexión y transmisión, ángulo de incidencia e índices de refracción.
* Procedimiento:
1. Mida los coeficientes de reflexión y transmisión de la luz en diferentes ángulos de incidencia.
2. Resuelva las ecuaciones de Fresnel utilizando los datos medidos para determinar el índice de refracción de la sustancia.
5. Métodos computacionales:
* Aplicable para: Materiales y situaciones más complejos donde los métodos analíticos son difíciles.
* Procedimiento:
1. Utilice modelos computacionales basados en la teoría electromagnética y las propiedades del material para simular la interacción de la luz con la sustancia.
2. El modelo puede predecir el índice de refracción basado en la respuesta óptica simulada.
Elegir el método correcto:
El mejor método para determinar el índice de refracción depende de la sustancia específica, el equipo disponible y la precisión deseada. La ley de Snell es directa para mediciones simples, mientras que la ecuación de Cauchy es útil para la luz visible. Las ecuaciones de Lorentz-Lorenz y Fresnel proporcionan enfoques más sofisticados para caracterizar los materiales. Los métodos computacionales son particularmente útiles para sistemas complejos.
nota: Estos métodos se usan típicamente para calcular el índice de refracción para la luz en el espectro visible. Sin embargo, se pueden aplicar enfoques similares a otra radiación electromagnética, como la luz infrarroja o ultravioleta.
