Показатель преломления

Показатель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде $n =\frac{c}{v}$.

• Также о показатель преломления говорят и для любых других волн, например, звуковых, хотя в таких случаях, как последний, определение приходится модифицировать.

Физика процесса преломления волн

Показатель преломления Электромагнитрых волн (безразмерная величина) (иногда встречается «коэффициент преломления») зависит от свойств вещества и длины волны излучения. Для некоторых веществ показатель преломления меняется с изменением частоты электромагнитных волн, в ряде случаев достаточно сильно (дисперсия). По умолчанию обычно имеется в виду оптический диапазон, либо диапазон, определяемый контекстом.

Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель преломления зависит от направления и поляризации света. Такие вещества достаточно распространены, в частности, это явление наблюдается в кристаллах с достаточно низкой симметрией кристаллической решетки, а также вещества, подвергнутые механической деформации.

Показатель преломления можно выразить как корень из произведения магнитной и диэлектрических проницаемостей среды $$n=\sqrt{\mu\varepsilon}$$ (надо при этом учитывать, что значения $~\mu$ и $~\varepsilon$ для интересующего диапазона частот - например, оптического, могут очень сильно отличаться от статического значения этих величин).

Отношение синуса угла падения ($\alpha$) луча к синусу угла преломления ($\gamma$) при переходе луча из среды A в среду B называется относительным показателем преломления для этой пары сред. $$\frac{\sin{\alpha}}{\sin{\gamma}} = \mu ,$$

Величина μ есть относительный показатель преломления среды В по отношению к среде А, а μ' = 1/μ есть относительный показатель преломления среды А по отношению к среде В.

Эта величина при прочих равных условиях больше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и меньше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая (не путать с оптической плотностью как мерой непрозрачности среды).

Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность какой-нибудь среды В, преломляется сильнее, чем при падении на нее из другой среды А; показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным коэффициентом преломления или просто показателем преломления данной среды, это и есть показатель преломления, определение которого дано в начале статьи. Показатель преломления любого газа, в том числе воздуха, при обычных условиях много меньше, чем показатели преломления жидкостей или твердых тел, поэтому приближенно (и со сравнительно неплохой точностью) об абсолютном показателе преломления можно судить по коэффициенту преломления относительно воздуха.

Измерение показателя преломления света

Для измерения коэффициента преломления используют ручные и автоматические рефрактометры. При использовании рефрактометра для определения концентрации сахара в водном растворе прибор называют Бриксметр (не путать с Сахариметром, измеряющим концентрацию по углу вращения поляризованного света).

Некоторые табличные значения

Показатели преломления различных сред

Среда	Показатель
Воздух (при нормальных (н.у.) условиях)	1,0002926
Вода	1,332986
Глицерин	1,4729
Бензол	1,500
Органическое стекло	1,51
Фианит (CZ)	2,15–2,18
Кремний	4,01
Алмаз	2,419
Кварц	1,544
Киноварь	3,02
Топаз	1,63
Лёд	1,31
Масло оливковое	1,46
Сахар	1,56
Спирт этиловый	1,36
Слюда	1,56–1,60

См. также

• Преломление
• Закон Снелла
• Метаматериалы
• Метрический тензор

Ссылки

• Отрицательный показатель преломления
• RefractiveIndex.INFO база данных коэффициентов преломления