¿Qué es el índice de refracción?
El índice de refracción, representado por el símbolo n, es un número adimensional que indica con qué rapidez se propaga la luz a través de un medio en comparación con su velocidad en el vacío. Se define como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío (c ≈ 299.792.458 m/s) y la velocidad de la luz dentro del medio (v). Como la luz siempre se frena al atravesar la materia, el valor de n es siempre mayor o igual que 1. Algunos valores habituales son 1,0003 para el aire, 1,33 para el agua y alrededor de 1,5 para el vidrio común.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la velocidad de la luz dentro del medio (en metros por segundo) y la velocidad de la luz en el vacío. El valor del vacío viene predefinido en 299.792.458 m/s, pero puedes cambiarlo si prefieres trabajar con una cifra redondeada como \(3\times10^{8}\). La calculadora divide c entre v y te devuelve el índice de refracción al instante.
La fórmula explicada
La ecuación que rige el cálculo es $$n = \frac{\text{Speed in Vacuum (m/s)}}{\text{Speed in Medium (m/s)}}$$ Aquí, c es la velocidad universal de la luz en el vacío y v es la velocidad de fase (más lenta) dentro del material. Cuanto mayor es el índice, más se frena la luz y con mayor intensidad se desvía al llegar a la superficie, tal y como describe la ley de Snell.
Ejemplo resuelto
Supongamos que la luz se propaga por un medio a v = 225.000.000 m/s, mientras que la velocidad en el vacío es c = 299.792.458 m/s. Entonces $$n = \frac{299{.}792{.}458}{225{.}000{.}000} \approx 1{,}3324$$ Este valor se aproxima al índice de refracción del agua, lo que significa que el material frenaría y desviaría la luz de forma muy parecida a como lo hace el agua.
Preguntas frecuentes
¿Puede ser menor que 1 el índice de refracción? En el caso de la velocidad de fase en ciertos materiales (como los rayos X en algunos medios) puede ser ligeramente inferior a 1, pero para la luz visible en materiales ordinarios siempre es ≥ 1.
¿El índice de refracción es constante? No: varía ligeramente con la longitud de onda de la luz, un fenómeno conocido como dispersión, que es precisamente lo que hace que un prisma descomponga la luz blanca en colores.
¿Qué unidades debo utilizar? Usa las mismas unidades para ambas velocidades (normalmente m/s). Como n es un cociente, las unidades se cancelan y el resultado es adimensional.
