La luz es una onda electromagnética que obedece a las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones también incluyen, la permitividad del material (en vacío épsilon es 8.85 × 10 ^ −12 F / m). La permitividad es una cantidad compleja donde la parte real está relacionada con el índice de refracción y la parte imaginaria con la atenuación o pérdida. Cuando la luz tiene una frecuencia tal que su energía (h * nu; h es la constante de Planck y nu es la frecuencia) es menor que cualquier transición electrónica material (es decir, elevar un electrón a un estado de mayor energía requiere más energía que la que transporta el fotón) , podemos decir que la parte imaginaria de la permitividad a esta frecuencia particular es pequeña; esta es una forma elegante de decir que el material es transparente a esta frecuencia de luz. Tenga en cuenta que el grosor del material también entra en él, incluso si la pérdida es pequeña si el material es lo suficientemente grueso como para que la luz eventualmente se atenúe (como en realidad sucede en la fibra óptica larga; tiene pequeñas pérdidas en la longitud de onda de transmisión, pero después de muchos kilómetros la luz sufrirá una grave atenuación).
Volviendo a la permitividad: ¿qué pasa con la parte real de la permitividad? Básicamente es el seguro del índice de refracción. La velocidad de la onda electromagnética (la luz) viene dada por c / n (c la velocidad de la luz, n el índice de refracción). Cuando la luz es de frecuencia única (CW), esta es la velocidad a la que viaja, cuando la luz está modulada y tiene múltiples componentes de frecuencia, el índice de refracción se conoce como índice de grupo y es ligeramente diferente. Todo esto no tiene nada que ver con los efectos relativistas y es una óptica lineal básica.
Nota final, como se menciona cuando la luz tiene una frecuencia donde el material es transparente, la parte imaginaria es insignificante en relación con la parte real. Cuando la luz tiene frecuencias más cercanas a las transiciones electrónicas materiales, las partes reales e imaginarias pueden volverse del mismo orden y la interacción de la luz con el material puede volverse más compleja.
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