Conocimientos sobre la dispersión de la luz.

Dispersión de la luz El fenómeno de que la velocidad de propagación v de la luz en una sustancia cambia con la longitud de onda l se llama dispersión. Porque el índice de refracción n de una sustancia se puede expresar como, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. De la fórmula anterior se puede ver que el fenómeno de dispersión también se manifiesta como el cambio del índice de refracción de la sustancia con la longitud de onda, que se puede expresar como la siguiente forma funcional (13-80) La curva de relación representada por. La fórmula anterior es la curva de cambio del índice de refracción con la longitud de onda, llamada curva de dispersión. La condición y el alcance del cambio del índice de refracción de una sustancia con la longitud de onda a menudo se caracterizan por la tasa de dispersión dn/dl. Nuestra discusión anterior sobre la absorción de luz de la materia muestra que la materia exhibe absorción universal en algunas bandas de longitud de onda y absorción selectiva en otras bandas. La dispersión de la luz de la materia también tiene una situación similar. Los materiales exhiben una dispersión normal dentro de la banda de absorción universal; los materiales cerca y dentro de la banda de absorción selectiva exhiben una dispersión anormal. Entonces, ¿qué es la dispersión normal y qué es la dispersión anormal? Figura 13-51 La Figura 13-51 muestra las curvas de dispersión normal exhibidas por varios materiales cerca de la región de luz visible. Puede verse en la figura que el índice de refracción y la tasa de dispersión de estas curvas de dispersión disminuyen con el aumento de la longitud de onda. De hecho, esta es la característica básica de la dispersión normal. Las mediciones muestran que todas las sustancias incoloras y transparentes exhiben una dispersión normal en el rango de luz visible y sus curvas de dispersión son similares en forma. La ley de dispersión normal puede describirse mediante la fórmula de Coch (13-81) donde a, byc son constantes determinadas por las propiedades de la materia y sus valores deben determinarse experimentalmente. Si el rango de cambio de longitud de onda no es grande, la fórmula de Coch solo puede tomar los dos primeros términos para convertirse en (13-82). En este momento, la tasa de dispersión se puede expresar como (13-83) Dado que a y b son. ambos valores positivos, de los dos anteriores. Se puede ver en la fórmula que en el caso de dispersión normal, el índice de refracción y la tasa de dispersión de la sustancia de hecho disminuyen a medida que aumenta la longitud de onda.

Figura 13-52 Para una sustancia transparente que exhibe una dispersión normal en la región de la luz visible, como el cuarzo, cuando la relación entre su índice de refracción y longitud de onda se extiende a la banda infrarroja, se puede encontrar que cerca de la banda de absorción selectiva, el índice de refracción disminuye con el aumento de la longitud de onda mucho más rápido de lo previsto por la fórmula de Coch, como se muestra en el segmento qr de la curva en la Figura 13-52. La línea de puntos qs es el resultado inferido según la fórmula de Coch. . Dado que la intensidad de la luz en la banda de absorción es muy pequeña, es difícil medir el valor del índice de refracción, por lo que se representa mediante una línea de puntos en la figura. Después de pasar la banda de absorción, la situación de dispersión normal aparece nuevamente, como se muestra en el segmento tu en la Figura 13-52, pero en este momento las constantes a, byc en la fórmula de Coch deberían tener nuevos valores. La dispersión que se muestra arriba por sustancias cercanas y dentro de la banda de absorción se llama dispersión anómala.