En óptica , un material de índice coincidente es una sustancia, generalmente un líquido, cemento (adhesivo) o gel , que tiene un índice de refracción que se aproxima mucho al de otro objeto (como una lente, un material, una fibra óptica, etc.).
Cuando dos sustancias con el mismo índice están en contacto, la luz pasa de una a otra sin reflexión ni refracción . Por ello, se utilizan para diversos fines en la ciencia, la ingeniería y el arte.
Por ejemplo, en un experimento casero popular, una varilla de vidrio se vuelve casi invisible al sumergirla en un fluido transparente de índice coincidente, como alcoholes minerales . [1]
En microscopía óptica , la inmersión en aceite es una técnica que se utiliza para aumentar la resolución de un microscopio . Esto se consigue sumergiendo tanto el objetivo como la muestra en un aceite transparente de alto índice de refracción , aumentando así la apertura numérica del objetivo.
Los aceites de inmersión son aceites transparentes que tienen características ópticas y de viscosidad específicas necesarias para su uso en microscopía. Los aceites típicos que se utilizan tienen un índice de refracción de alrededor de 1,515. [2] Un objetivo de inmersión en aceite es una lente de objetivo especialmente diseñada para usarse de esta manera. El índice del aceite se elige típicamente para que coincida con el índice del vidrio de la lente del microscopio y del cubreobjetos .
Para obtener más detalles, consulte el artículo principal, inmersión en aceite . Algunos microscopios también utilizan otros materiales de índice coincidente además del aceite; consulte objetivo de inmersión en agua y lente de inmersión sólida .
En la fibra óptica y las telecomunicaciones , se puede utilizar un material de adaptación de índice junto con pares de conectores acoplados o con empalmes mecánicos para reducir la señal reflejada en el modo guiado (conocida como pérdida de retorno) (consulte Conector de fibra óptica ). Sin el uso de un material de adaptación de índice, se producirán reflexiones de Fresnel en las caras de los extremos lisos de una fibra a menos que no haya una interfaz fibra-aire u otro desajuste significativo en el índice de refracción. Estas reflexiones pueden ser tan altas como −14 dB (es decir, 14 dB por debajo de la potencia óptica de la señal incidente). Cuando la señal reflejada regresa al extremo transmisor, puede reflejarse nuevamente y regresar al extremo receptor a un nivel que es de 28 dB más el doble de la pérdida de fibra por debajo de la señal directa. La señal reflejada también se retrasará el doble del tiempo de retardo introducido por la fibra. La señal reflejada dos veces y retrasada superpuesta a la señal directa puede degradar notablemente una señal de video modulada por intensidad de banda base analógica . Por el contrario, en el caso de la transmisión digital, la señal reflejada no suele tener ningún efecto práctico sobre la señal detectada en el punto de decisión del receptor óptico digital , excepto en casos marginales en los que la tasa de error de bits es significativa. Sin embargo, ciertos transmisores digitales, como los que emplean un láser de retroalimentación distribuida, pueden verse afectados por la retrorreflexión y, por lo tanto, quedar fuera de las especificaciones, como la tasa de supresión de modo lateral, lo que puede degradar la tasa de error de bits del sistema, por lo que las normas de redes destinadas a los láseres DFB pueden especificar una tolerancia de retrorreflexión, como −10 dB, para los transmisores, de modo que permanezcan dentro de las especificaciones incluso sin coincidencia de índice. Esta tolerancia de retrorreflexión se puede lograr utilizando un aislador óptico o mediante una eficiencia de acoplamiento reducida.
Para algunas aplicaciones, en lugar de conectores pulidos estándar (por ejemplo, FC/PC), se pueden utilizar conectores pulidos en ángulo (por ejemplo, FC/APC), con lo que el ángulo de pulido no perpendicular reduce en gran medida la relación de la señal reflejada lanzada al modo guiado incluso en el caso de una interfaz fibra-aire.
La coincidencia de índices se utiliza en sistemas experimentales líquido-líquido y líquido-sólido ( flujo multifásico ) para minimizar las distorsiones que ocurren en estos sistemas, [3] esto es particularmente importante para sistemas con muchas interfaces que se vuelven ópticamente inaccesibles. La coincidencia del índice de refracción minimiza la reflexión , la refracción , la difracción y las rotaciones que ocurren en las interfaces, lo que permite el acceso a regiones que de otro modo serían inaccesibles para las mediciones ópticas. Esto es particularmente importante para mediciones ópticas avanzadas como la fluorescencia inducida por láser , la velocimetría de imágenes de partículas y la velocimetría de seguimiento de partículas, por nombrar algunas.
Si una escultura se rompe en varios pedazos, los conservadores de arte pueden volver a unir las piezas utilizando un adhesivo como Paraloid B-72 o epoxi . Si la escultura está hecha de un material transparente o semitransparente (como el vidrio), la costura donde se unen las piezas generalmente será mucho menos perceptible si el índice de refracción del adhesivo coincide con el índice de refracción del objeto circundante. Por lo tanto, los conservadores de arte pueden medir el índice de los objetos y luego usar un adhesivo de índice coincidente. De manera similar, las pérdidas (secciones faltantes) en objetos transparentes o semitransparentes a menudo se rellenan utilizando un material de índice coincidente. [4]
Algunos componentes ópticos, como un prisma de Wollaston o un prisma de Nicol , están hechos de múltiples piezas transparentes que están unidas directamente entre sí. El adhesivo suele coincidir con el índice de las piezas. Históricamente, se utilizaba bálsamo de Canadá en esta aplicación, pero ahora es más común utilizar epoxi u otros adhesivos sintéticos.
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