1. Rayos y frentes de ondas

Por si acaso no has caído en la cuenta, lo que estudia la óptica es la propagación de la luz a través de los diferentes medios. ¿Y cómo caracterizamos estos dos elementos? Vayamos por partes:

1) La luz la caracterizamos por medio de frentes de onda que se propagan en una cierta dirección, y la representamos mediante líneas imaginarias que se dibujan en la dirección y sentido del desplazamiento de estos frentes. Estas líneas son los rayos luminosos, y es fácil darse cuenta viendo el dibujo que los rayos luminosos son perpendiculares a los frentes de onda

Imagen en Wikimedia Commons de Juancarcole bajo licencia Creative Commons

 

2) El medio en que se propaga la luz se caracteriza por una magnitud llamada índice de refracción, definida como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío (c) y la velocidad en dicho medio (v)

Fíjate bien en la definición, vamos a extraer algunas conclusiones de ella:

• Como la velocidad de la luz en cualquier medio (v) es siempre menor que en el vacío (c), el índice de refracción siempre es mayor que 1.
• ¿Recuerdas la expresión  v=λ·f  que relaciona velocidad de propagación, longitud de onda y frecuencia? Pues debes saber que cuando la luz se propaga en un medio, su frecuencia no cambia. Esto significa que los cambios de velocidad de propagación v se producen porque varía la longitud de onda.

A propósito de esto, si llamamos λ₀ a la longitud de onda de una luz en el vacío, está claro que

Si ahora se propaga en un medio material, como no cambia f, ocurre lo siguiente

• El índice de refracción de un medio depende la longitud de onda. Conviene que no olvides este resultado porque lo utilizaremos más adelante.