Este documento describe las propiedades ópticas de diferentes materiales y los fenómenos asociados con la interacción de la luz con ellos. Explica que la luz es una radiación electromagnética que se propaga como onda y que su interacción con los materiales depende de su longitud de onda y frecuencia. Luego describe cómo la luz incide y se comporta en metales, materiales transparentes y opacos, y cómo estos absorben, reflejan o transmiten la luz. Finalmente, menciona algunas aplicaciones como la luminiscencia y el láser

1.  Propiedades ópticas
Radiación electromagnética:tipode ondacon componente de campoeléctricoymagnético
perpendicularesentresi yperpendicularesala direcciónde lapropagación.
 Cada radiaciónelectromagnéticase caracterizapor undeterminado intervalode
longitudesde ondayporla maneraen que se generan.
 C= 1/ ( ) ,
 C=λv, λ= longitudde ondade laradiaciónelectromagnética, v=frecuencia.
 Energía de un fotón: E=h=(hc)/ λ , h=6,63x10^-34 (J*s) constante de Planck.
Interacciones de la luz con los sólidos
 La intensidaddel hazque incide enlasuperficie delsólidoes:
Ó T+A+R= 1, T= : transmitancia; A= :absorvanciayR= : reflectancia.
 Materialestransparentes:son capacesde transmitirlaluzcon relativamente poca
absorvanciao reflexión.Se puede veratravésde ellos.
 Materialestraslúcidos:son aquellosque dejanpasarparcialmente laluz.
 Materialesopacos: sonimpermeablesalatransmisiónde laluzvisible.
Interaccionesatómicas y electrónicas
 Polarizaciónelectrónica:un componente del campoeléctricoinduce unapolarización
electrónica,modificandolanube de electronesde cadaátomo.A raíz de esto,parte de la
energíaesabsorbida,lavelocidadde la ondadisminuye al pasarporel medioyse produce
un fenómenode refracción.
 Transicioneselectrónicas:Absorciónde fotonesde energíaparapasar a otro estado
energético. Cambioenergético:
Propiedades ópticas de los metales
 Las películasmetálicasde espesorinferiora0,1 soncapaces de transmitirlaluz
visible.
 Los metalessontransparentesalasradiacionesde altafrecuencia:rayosXy ϒ.
 La reflectanciaenlamayoríade losmetalesestáentre 0,90 y 0,95.
 Comolos metalessonopacosytienenaltareflectancia,loscoloresestándeterminados
por laslongitudesde ondade laradiaciónreflejada.
 El aluminioylaplatason muyreflectoresdel espectrode luzvisible.

2.  El cobre y el oro tienenparte de la energíaasociadacon fotonesde longitudesde onda
muycortos, que no alcanzana reflejarse nuevamente,de ahísuscolores.
Propiedades ópticas de materiales no metálicos
 Refracción: ladirecciónde propagación cambiao se desvíaen laintercaradebidoa la
disminuciónde velocidadde laluztransmitidaenel interiorde unmaterial transparente.
, n= índice de refracción,c= velocidadde laluzy v= velocidadenel medio.
 Velocidadde la luz en un medio: , permitividadypermeabilidadde la
sustanciaenparticular.
 = ,
 Para las substanciasligeramente magnéticas, =1, = para materiales
transparentes.
 En cerámicascristalinascubicasy vidrios,el índice de refracciónesisotrópico:
independientede ladireccióncristalográfica. Loscristalesnocúbicossonanisotrópicos,
esdecir,n esmayor a lo largode ladirecciónque tiene mayordensidadiónica.
 Reflexión:Cuandolaluzpasa de un material aotro con distintoíndice de refracción,parte
de la luzse refleja.Lareflectanciase mide: R= .
 Si la luzincide perpendicularmente,ocurre: , índicesde
refracciónde los2 medios.
 Si la luzse transmite desde el vacíoodesde el aire a un sólido,se cumple:
 Cuantomayor esel índice de refracción,mayores lareflectancia.
 Absorción: losmaterialesnometálicossonopacosotransparentesala luz(muestran
colores).Se produce por:polarizaciónelectrónica,transiciónelectrónicade lasbandasde
energíay transiciónde energíaa travésde impurezasodefectos.
 Para que ocurra la absorciónde un fotón,laenergíadel fotóndebe sersuperiorala del
intervaloprohibido de energía. hv>Eg ó (hc)/λ > Eg
 La λ mínima para la luzvisible es0,4 , ya que c= 3x10^8 m/s y h=4,13x10^-15 eV*s
De este modo, la Eg máx. para que ocurre absorción de luz visible es:
Eg(máx)= hc/ λ (mín) -> (4,13x10^-15 eV*s*3x10^8 m/s)/4x10^-7 = 3,1 eV.

3.  La λ máxima para la luz visible es0,7 . De este modo, la Eg min. para que ocurre
absorción de luz visible es:
Eg(min)=hc/ λ (máx) -> (4,13x10^-15 eV*s*3x10^8 m/s)/7x10^-7 = 1,8 eV.
 La intensidadde radiación transmitida o no absorvida es: , =
intensidadde laradiación incidentenoreflejada. =coeficiente de absorción(mm^-1),x
esla distanciadesde lasuperficie hastael interiordel material.
 Transmisión: Intensidadde lasupeficiealacara opuestade una muestrade espesorl,
luegode unrayo incidente Io.
 Color: Resultade lacombinaciónde longitudesde ondatransmitidas.
 Como se muestran los colores?La parte absorbida esla menorenergíaque el intervalo
prohibidode energía?
Aplicacionesde fenómenosópticos
 Luminiscencia:materialesque absorbenenergíaylaemitenenformade luzvisible. Si la
emisiónduramenosde unsegundose llamaluminiscenciaymásfosforescencia.
 Fotoconductividad:Transportadores de carga adicionalesinducidaspor transiciones
electrónicasde fotonesque absorbenluz.
 Láser: Luz coherente portransicioneselectrónicasiniciadasporestímulosexternos.
En Semiconductores,La λ asociada con la Eg, debe correspondera la luz visible:λ= hc/Eg,
donde el valor de λ debe estar entre 0,4 y 0,7 .