7.16: Dispersión
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Figura\(\PageIndex{1}\): Dispersión de luz blanca en un prisma
La dispersión es la división de la luz blanca en sus longitudes de onda individuales, lo que vemos como colores. La dispersión ocurre con superficies transparentes que no son paralelas entre sí, como las facetas de piedras preciosas. La medición de la dispersión se realiza (en gemología) calculando la diferencia de índices de refracción para ondas de luz roja y ondas de luz violeta.
La fuente de luz roja viaja a una longitud de onda de 686.7 nm (llamada la línea B de Fraunhofer) y a 430.8nm para la luz violeta (la línea G de Fraunhofer). El intervalo entre rojo y violeta da el valor de dispersión de una piedra preciosa.
Todas las longitudes de onda individuales tienen sus propios números de índice de refracción. La luz roja tiene un índice de refracción menor que la luz violeta, por lo que la parte violeta de la luz blanca se doblará más. Estos valores son diferentes para todas las piedras preciosas, dependiendo de la densidad óptica de la piedra (qué tan rápido puede viajar la luz dentro de la piedra preciosa). Todas las piedras preciosas transparentes mostrarán dispersión, pero los colores de dispersión pueden estar enmascarados por el color del cuerpo de la piedra preciosa. En Diamantes, la dispersión de color de la luz blanca provoca el espectacular “fuego” en cortes brillantes bien cortados que poseen un buen color blanco. Este “fuego” es una interacción entre la dispersión del color y la reflexión interna total.
Figura\(\PageIndex{2}\): “Fuego” en Diamante como resultado de dispersión y reflexión interna total
El índice de refracción de Diamond (medido con n D - o la línea D de Fraunhofer) da un índice de refracción de 2.417. El valor para la luz roja (n B) en un Diamante se mide en 2.407 y para la luz violeta (n G) se mide en 2.451. El intervalo entre las líneas B y G es de 2.407 - 2.451 = 0.044. Así, el valor de dispersión del Diamante es 0.044.
Este ejemplo muestra que las longitudes de onda decrecientes (más cortas) tienen índices crecientes de refracción. Esto se conoce bajo el término Dispersión normal de los índices de refracción.
Avanzado
La medición de la dispersión generalmente se lleva a cabo utilizando un espectrómetro de mesa. Mediante el método de desviación mínima, se pueden obtener índices de refracción muy precisos con este aparato (más precisos que con el refractómetro). Este tipo de instrumento se puede obtener por alrededor de USD 1500.00, y requiere cierta habilidad para operar.
Una manera más fácil de medir la dispersión sería usar filtros de interferencia de paso de banda estrecho en un refractómetro. Sin embargo, la mayoría de los refractómetros están calibrados para tomar medidas en la línea D de sodio, y las líneas B y G pueden ser difíciles de ver para la mayoría de los humanos.
Los científicos suelen medir la dispersión entre las líneas C y F, dando valores considerablemente diferentes. Los valores de estas líneas se encuentran más cerca de lo que nuestros ojos pueden distinguir, por lo que las mediciones en las líneas C y F pueden ser valiosas después de la interpolación para obtener los valores de las líneas B y G.
La experimentación con filtros de interferencia de paso de banda estrecho con longitudes de onda de 656nm (n C) y 486nm (n F) puede dar buenos resultados. Sin embargo, se necesitará crear un gráfico con placas de calibración para que el refractómetro particular corrija los errores.
Dispersión de algunos minerales de gema comunes
| Gema Mineral | Dispersión |
|---|---|
| Anatase | 0.213 |
| Angelsite | 0.044 |
| Aguamarina | 0.014 |
| Benitoita | 0.046 |
| Berilo | 0.014 |
| Berillonita | 0.010 |
| Boracita | 0.024 |
| Brazilianita | 0.014 |
| Brookite | 0.131 |
| Casiterita | 0.071 |
| Celestita | 0.014 |
| Cerussita | 0.055 |
| Crisoberilo | 0.015 |
| Corindón | 0.018 |
| Danburita | 0.017 |
| Datolite | 0.016 |
| Diamante | 0.044 |
| Dioptasa | 0.036 |
| Epidota | 0.019 |
| Euclasa | 0.016 |
| Feldespato, Ortoclasa | 0.012 |
| Fluorita | 0.007 |
| Granate, Andradita | 0.057 |
| Granate, Almandita | 0.027 |
| Granate, Grossularita | 0.027 |
| Granate, Piropo | 0.022 |
| Granate, Rodolita | 0.026 |
| Granate, Espesartina | 0.027 |
| Goshenita | 0.014 |
| Hackmanita | 0.018 |
| Hambergita | 0.015 |
| Herderita | 0.017 |
| Idocrase | 0.019 |
| Iolita | 0.017 |
| Kornerupine | 0.018 |
| Cianita | 0.020 |
| Moissanita | 0.104 |
| Peridoto | 0.020 |
| Fenaquita | 0.005 |
| Pollucita | 0.012 |
| Powellita | 0.058 |
| Cuarzo | 0.013 |
| Rodizita | 0.018 |
| Rutilo | 0.280 |
| Escapolita | 0.017 |
| Scheelita | 0.038 |
| Silimanita | 0.015 |
| Smithsonite | 0.037 |
| Esfalerita | 0.156 |
| Esfena | 0.051 |
| Espinela | 0.020 |
| Espodumeno | 0.017 |
| Estaurolita | 0.023 |
| Tantalita | 0.146 |
| Topacio | 0.014 |
| Turmalina | 0.017 |
| Vanadinita | 0.202 |
| Wulfenita | 0.203 |
| Zincite | 0.127 |
| Circón | 0.039 |
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