Показник заломлення (абсолютний показник заломлення) речовини - величина, що дорівнює відношенню фазових швидкостей світла (електромагнітних хвиль) в вакуумі і в даному середовищі. Також про показник заломлення говорять для будь-яких інших хвиль, наприклад, звукових [1].
Опис [ред]
Показник заломлення, як абсолютний. так і відносний (див. нижче), дорівнює відношенню синуса кута падіння до синуса кута заломлення (див. Закон заломлення світла), і залежить від природи (властивостей) речовини і довжини хвилі випромінювання; для деяких речовин показник заломлення досить сильно змінюється при зміні частоти електромагнітних хвиль від низьких частот до оптичних і далі, а також може ще більш різко змінюватися в певних областях частотної шкали. За замовчуванням звичайно мається на увазі оптичний діапазон або діапазон, який визначається контекстом.
Існують оптично анізотропні речовини, в яких показник заломлення залежить від напрямку і поляризації світла. Такі речовини досить поширені, зокрема, це все кристали з досить низькою симетрією кристалічної решітки, а також речовини, піддані механічній деформації.
Показник заломлення можна виразити як корінь з добутку магнітної і діелектричної проникності середовища
(Треба при цьому враховувати, що значення магнітної проникності і діелектричної проникності для даного діапазону частот - наприклад, оптичного, можуть дуже сильно відрізнятися від статичних значень цих величин).
У поглинаючих середовищах діелектрична проникність містить уявну компоненту, тому показник заломлення стає комплексним:. В області оптичних частот, де, дійсна частина показника заломлення описує, власне, переломлення, а уявна частина - поглинання.
Падіння і заломлення променів (хвиль) світла
Згідно із законом заломлення хвиль переломлених промінь (rayon réfracté на рис.) Міститься в одній площині з променем (rayon incident), якою падає на поверхню розділу середовищ, і нормаллю в точці падіння, а відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення дорівнює відношенню швидкостей поширення і хвиль в цих середовищах. Це відношення є постійним для даних середовищ і називається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого.
Для виконується:
де і - фазові швидкості світла в першій і другій середовищах відповідно. Очевидно, що відносним показником заломлення другого середовища по відношенню до першої є величина, рівна
Ця величина, при інших рівних умовах, зазвичай менше одиниці при переході променя з середовища більш щільною в середу менш щільну, і більше одиниці при переході променя з середовища менш щільною в середу більш щільну (наприклад, з газу або з вакууму в рідину або тверде тіло ). Є винятки з цього правила, і тому прийнято називати середу оптично більш-менш щільною, ніж інша (не плутати з оптичною щільністю як мірою непрозорості середовища).
Луч, що падає з вакууму на поверхню який-небудь середовища, заломлюється сильніше, ніж при падінні на неї з іншого середовища; показник заломлення середовища, відповідний променю, що падає на неї з вакууму, називається абсолютним показником заломлення або просто показником заломлення; це і є показник заломлення, визначення якого дано на початку статті. Показник заломлення будь-якого газу, в тому числі повітря, при звичайних умовах багато менше, ніж показники заломлення рідин або твердих тіл, тому наближено (і з порівняно непоганий точністю) про абсолютне показнику заломлення можна судити за показником заломлення щодо повітря.
Для вимірювання показника заломлення використовують ручні і автоматичні рефрактометри.
Приклади [ред]
Показники заломлення деяких середовищ наведені в таблиці.
Показники заломлення для довжини хвилі 589,3 нм
Матеріали з негативним показником заломлення [ред]
- фазова і групова швидкості хвиль мають різне спрямування;
- можливо подолання дифракційного межі при створенні оптичних систем ( «суперлінз»), підвищення з їх допомогою роздільної здатності мікроскопів. створення мікросхем наномасштаба, підвищення щільності запису на оптичні носії інформації.
Див. Також [ред]
Примітки [ред]
Література [ред]
[Ред]
При написанні цієї статті використовувався матеріал з Енциклопедичного словника Брокгауза і Ефрона (1890-1907).