La luz como fenómeno ondulatorio

 

La luz es una forma de energía radiante, y aunque su precisa naturaleza requiere complejas teorías físicas, todos los fenómenos relativos a la óptica mineral pueden ser correctamente explicados considerando exclusivamente su naturaleza ondulatoria, así, en este programa se considerará que la luz se propaga como consecuencia de una vibración de partículas.

En la figura siguiente se muestra como a partir de un nivel de reposo se produce una progresiva vibración de partículas que como consecuencia originan una onda que se propaga en dirección perpendicular a la de vibración. Por tanto, el resultado de la vibración de partículas adyacentes es una propagación de la onda resultante.

Para la explicación de las propiedades ópticas de los cristales es importante tener siempre en cuenta que las direcciones de vibración y de propagación son perpendiculares. Esto es estrictamente cierto para todos los medios isótropos, pero en determinadas condiciones de los anisótropos, el ángulo puede ser diferente de los 90 grados, sin embargo, se puede considerar que ambas son siempre perpendiculares (aceptar esto simplicará en gran medida las explicaciones sin que se afecten la esencia de los conceptos). Por otra parte, es igualmente importante recordar que la propagación es un simple resultado de la vibración y por tanto será esta la que condicione a aquella.

A continuación se repasará muy brevemente algunos conceptos relativos a la luz.

Onda

Es el movimiento sinusoidal causado por un grupo de particulas vibrando.

Rayo

Es el camino rectilíneo seguido por la onda (camino recorrido por la luz)

Longitud de onda

Es la distancia entre dos puntos en fase (siendo puntos en fase aquellos que encuentran vibrando de la misma menera, a igual distancia del nivel de reposo y moviendose en la misma dirección).

Las ondas de diferente longitud de onda producen, cuando son recogidas por el ojo humano, sensaciones fisiológicas correspondientes a los diferentes colores.

Estos valores son, aproximadamente:

violeta = 410 milimicras

azul = 480 milimicras

verde = 530 milimicras

amarillo = 580 milimicras

naranja = 620 milimicras

rojo = 710 milimicras

 

Frecuencia

Es el número de oscilaciones por segundo, siendo un oscilación la parte de onda comprendida entre dos puntos en fase. La frecuencia regula la velocidad de propagación.

 

Velocidad de propagación

Es una característica del medio en que se propaga la luz y es medida por el índice de refracción (n) que representa le razón entre la velocidad de la luz en el vacio (c) y la del medio considerado (v).

n=c/v

Por esta razón, el "n" de los minerales es siempre mayor de 1 (varian entre 1,43 y 3,22; siendo los valores más normales alrededor de 1,6). El índice de refracción del aire es considerado como 1.

De lo anteriormente expuesto se desprende que la velocidad y el índice de refracción son valores inversos (a alta velocidad le corresponderá un índice pequeño y viceversa).

En los medios anisótropos, como son la mayoría de los minerales, la velocidad (y por tanto el índice de refracción) varian con la dirección de vibración de la luz.

 

Luz natural y luz polarizada plana

La luz natural, la procedente del sol, vibra en cualquier momento en todas las direcciones del espacio (algo dificil de imaginar), posee pues infinitas direcciones de vibración y su eje coincide con el rayo. Estas direcciones se pueden representar vibrando dentro de un plano perpendicular a la dirección de propagación.

La luz polarizada vibra en una sola dirección para cada momento, pero la dirección de vibración cambia con el tiempo. En la luz polarizada plana (frecuentemente, por simplicidad, se le llama luz polarizada) la dirección de vibración es única y constante con el tiempo

 

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