INDIKATOR REFRAKCIJE(indeks prelamanja) - optički. ekološke karakteristike povezane sa prelamanje svetlosti na granici između dva prozirna optički homogena i izotropna medija tokom njegovog prijelaza iz jednog medija u drugi i zbog razlike u faznim brzinama prostiranja svjetlosti u mediju. Vrijednost P. p., jednaka omjeru ovih brzina. relativno

P. p. ovih sredina. Ako svjetlost padne na drugu ili prvu sredinu iz (gdje je brzina širenja svjetlosti sa), onda su količine apsolutni P. p. ovih okruženja. U ovom slučaju, zakon prelamanja se može napisati u obliku gdje su i uglovi upada i prelamanja.

Veličina apsolutnog P. p. zavisi od prirode i strukture supstance, njenog agregacionog stanja, temperature, pritiska itd. Pri visokim intenzitetima, p. p. zavisi od intenziteta svetlosti (vidi. nelinearna optika). Kod brojnih supstanci, P. p. se mijenja pod utjecajem vanjskih. električni polja ( Kerrov efekat- u tečnostima i gasovima; elektro-optički Pockels efekat- u kristalima).

Za datu sredinu apsorpciona traka zavisi od talasne dužine svetlosti l, a u oblasti apsorpcionih opsega ova zavisnost je anomalna (vidi Sl. Lagana disperzija). Za skoro sve medije, opseg apsorpcije je blizu 1, u vidljivom području za tečnosti i čvrste materije je oko 1,5; u IR području za veći broj transparentnih medija 4.0 (za Ge).

Lit.: Landsberg G. S., Optika, 5. izdanje, M., 1976; Sivukhin D.V., Opšti kurs, 2. izd., [sv. 4] - Optika, M., 1985. V. I. Malyshev,

Refrakcija svjetlosti- pojava u kojoj snop svjetlosti, prelazeći iz jednog medija u drugi, mijenja smjer na granici ovih medija.

Prelamanje svjetlosti odvija se prema sljedećem zakonu:
Upadne i prelomljene zrake i okomica povučena na granicu između dva medija u tački upada zraka leže u istoj ravni. Omjer sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja je konstantna vrijednost za dva medija:
,
gdje α - upadni ugao,
β - ugao prelamanja
n - konstantna vrijednost nezavisna od upadnog ugla.

Kada se upadni ugao promeni, menja se i ugao prelamanja. Što je veći upadni ugao, veći je i ugao prelamanja.
Ako svjetlost prelazi iz optički manje guste sredine u gustu sredinu, tada je ugao prelamanja uvijek manji od upadnog ugla: β < α.
Snop svjetlosti usmjeren okomito na međuprostor između dva medija prelazi iz jednog medija u drugi bez lomljenja.

apsolutni indeks prelamanja supstance- vrijednost jednaka omjeru faznih brzina svjetlosti (elektromagnetnih valova) u vakuumu i datom mediju n=c/v
Vrijednost n uključena u zakon refrakcije naziva se relativni indeks loma za par medija.

Vrijednost n je relativni indeks prelamanja medija B u odnosu na medij A, a n" = 1/n je relativni indeks prelamanja medija A u odnosu na medij B.
Ova vrijednost, ceteris paribus, veća je od jedinice kada snop prelazi iz gušćeg medija u manje gust medij, i manja od jedinice kada snop prelazi iz manje gustog medija u gušći medij (na primjer, iz plina ili iz vakuum u tečnost ili čvrstu supstancu). Postoje izuzeci od ovog pravila, pa je uobičajeno da se medij naziva optički više ili manje gustim od drugog.
Snop koji pada iz bezzračnog prostora na površinu nekog medija B prelama se jače nego kada na njega pada iz drugog medija A; Indeks prelamanja zraka koji upada na medij iz bezzračnog prostora naziva se njegov apsolutni indeks loma.

(Apsolutno - u odnosu na vakuum.
Relativno - u odnosu na bilo koju drugu tvar (isti zrak, na primjer).
Relativni indeks dvije supstance je omjer njihovih apsolutnih indeksa.)

Totalna unutrašnja refleksija- unutrašnja refleksija, pod uslovom da upadni ugao prelazi određeni kritični ugao. U ovom slučaju, upadni val se potpuno reflektira, a vrijednost koeficijenta refleksije prelazi njegove najveće vrijednosti za polirane površine. Koeficijent refleksije za ukupnu unutrašnju refleksiju ne zavisi od talasne dužine.

U optici, ovaj fenomen se opaža za širok spektar elektromagnetnog zračenja, uključujući i rendgenski opseg.

U geometrijskoj optici, fenomen se objašnjava u smislu Snelovog zakona. S obzirom da ugao prelamanja ne može biti veći od 90°, dobijamo da se pri upadnom uglu čiji je sinus veći od omjera manjeg indeksa prelamanja i većeg indeksa, elektromagnetski talas treba potpuno reflektovati u prvi medij.

U skladu s valnom teorijom fenomena, elektromagnetski val ipak prodire u drugi medij - tamo se širi takozvani "neujednačeni val", koji se eksponencijalno raspada i ne odnosi energiju sa sobom. Karakteristična dubina prodiranja nehomogenog talasa u drugu sredinu je reda talasne dužine.

Zakoni prelamanja svjetlosti.

Iz svega rečenog zaključujemo:
1 . Na granici između dva medija različite optičke gustoće, snop svjetlosti mijenja svoj smjer kada prelazi iz jednog medija u drugi.
2. Kada svjetlosni snop prođe u medij sa većom optičkom gustinom, ugao prelamanja je manji od upadnog ugla; kada svjetlosni snop prelazi iz optički gušće sredine u medij manje guste, ugao prelamanja je veći od upadnog ugla.
Prelamanje svjetlosti je praćeno refleksijom, a sa povećanjem upadnog ugla povećava se sjaj reflektovanog zraka, dok prelomljenog slabi. To se može vidjeti izvođenjem eksperimenta prikazanog na slici. Posljedično, reflektirani snop sa sobom nosi što više svjetlosne energije, što je veći upadni ugao.

Neka MN- sučelje između dva prozirna medija, na primjer, zraka i vode, JSC- greda koja pada OV- prelomljeni snop, - upadni ugao, - ugao prelamanja, - brzina prostiranja svetlosti u prvoj sredini, - brzina prostiranja svetlosti u drugoj sredini.

Indeks prelamanja

Indeks prelamanja supstance - vrednost jednaka odnosu faznih brzina svetlosti (elektromagnetnih talasa) u vakuumu i u datom mediju. Takođe, o indeksu prelamanja se ponekad govori i za bilo koje druge talase, na primer za zvuk, iako u slučajevima kao što je ovaj drugi, definicija se, naravno, mora nekako modifikovati.

Indeks loma ovisi o svojstvima tvari i valnoj dužini zračenja, za neke tvari se indeks loma mijenja prilično snažno kada se frekvencija elektromagnetnih valova mijenja od niskih frekvencija do optičkih i dalje, a također se može još oštrije promijeniti u određenim područja frekvencijske skale. Zadani je obično optički raspon, ili raspon određen kontekstom.

Linkovi

• RefractiveIndex.INFO baza podataka indeksa loma

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte šta je "Indeks refrakcije" u drugim rječnicima:

U odnosu na dva medija n21, bezdimenzionalni odnos brzina širenja optičkog zračenja (c veta a) u prvom (c1) i drugom (c2) mediju: n21=c1/c2. Istovremeno se odnosi. P. p. je omjer sinusa od g i pada j i na g l ... ... Physical Encyclopedia

Pogledajte indeks loma...

Vidi indeks loma. * * * INDEKS LOMA INDEKS LOMA, vidi Indeks loma (videti INDEKS LOMA) ... enciklopedijski rječnik- INDEKS REFRAKCIJE, vrijednost koja karakterizira medij i jednaka je odnosu brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju (apsolutni indeks prelamanja). Indeks loma n zavisi od dielektrične e i magnetne permeabilnosti m ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

- (vidi INDIKATOR REFRAKCIJE). Fizički enciklopedijski rječnik. Moskva: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov. 1983... Physical Encyclopedia

Pogledajte indeks loma... Velika sovjetska enciklopedija

Omjer brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju (apsolutni indeks prelamanja). Relativni indeks loma 2 medija je omjer brzine svjetlosti u mediju iz kojeg svjetlost pada na sučelje do brzine svjetlosti u drugom ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

Refrakcija se naziva određeni apstraktni broj koji karakterizira moć prelamanja bilo kojeg prozirnog medija. Uobičajeno je da se označava n. Postoje apsolutni indeks prelamanja i relativni koeficijent.

Prvi se izračunava pomoću jedne od dvije formule:

n = sin α / sin β = const (gdje je sin α sinus upadnog ugla, a sin β je sinus snopa svjetlosti koji ulazi u medij koji se razmatra iz praznine)

n = c / υ λ (gdje je c brzina svjetlosti u vakuumu, υ λ brzina svjetlosti u mediju koji se proučava).

Ovdje proračun pokazuje koliko puta svjetlost mijenja svoju brzinu širenja u trenutku prijelaza iz vakuuma u prozirni medij. Na taj način se određuje indeks loma (apsolutni). Da biste saznali relativnu, koristite formulu:

Odnosno, uzimaju se u obzir apsolutni indeksi loma tvari različitih gustoća, kao što su zrak i staklo.

Uopšteno govoreći, apsolutni koeficijenti bilo kojeg tijela, bilo plinovitog, tekućeg ili čvrstog, uvijek su veći od 1. U osnovi, njihove vrijednosti se kreću od 1 do 2. Iznad 2 ova vrijednost može biti samo u izuzetnim slučajevima. Vrijednost ovog parametra za neka okruženja:

Ova vrijednost, kada se primjenjuje na najtvrđu prirodnu supstancu na planeti, dijamant, iznosi 2,42. Vrlo često se prilikom provođenja naučnih istraživanja i sl. traži poznavanje indeksa prelamanja vode. Ovaj parametar je 1.334.

Pošto je talasna dužina indikator, naravno, nije konstantan, indeks se dodeljuje slovu n. Njegova vrijednost pomaže da se shvati na koji se talas spektra ovaj koeficijent odnosi. Kada se razmatra ista supstanca, ali sa povećanjem talasne dužine svetlosti, indeks loma će se smanjiti. Ova okolnost izazvala je razlaganje svjetlosti u spektar pri prolasku kroz sočivo, prizmu itd.

Po vrijednosti indeksa loma možete odrediti, na primjer, koliko je jedne tvari otopljeno u drugoj. Ovo je korisno, na primjer, u pivarstvu ili kada trebate znati koncentraciju šećera, voća ili bobičastog voća u soku. Ovaj pokazatelj je važan i pri određivanju kvaliteta naftnih derivata, te u nakitu, kada je potrebno dokazati autentičnost kamena itd.

Bez upotrebe bilo koje supstance, skala vidljiva u okularu instrumenta će biti potpuno plava. Ako ispustite običnu destiliranu vodu na prizmu, uz ispravnu kalibraciju instrumenta, granica plave i bijele boje proći će striktno duž nulte oznake. Kada ispitujete drugu supstancu, ona će se pomeriti duž skale u skladu sa indeksom loma koju ima.

Optika je jedna od najstarijih grana fizike. Od antičke Grčke, mnogi filozofi su se zanimali za zakone kretanja i širenja svjetlosti u različitim prozirnim materijalima kao što su voda, staklo, dijamant i zrak. U ovom članku se razmatra fenomen prelamanja svjetlosti, pažnja je usmjerena na indeks loma zraka.

Efekat prelamanja svetlosnog snopa

Svako se u svom životu stotine puta susreo sa ovim efektom kada je gledao na dno rezervoara ili u čašu vode sa nekim predmetom u njoj. Istovremeno, rezervoar nije izgledao tako dubok kao što je zapravo bio, a predmeti u čaši vode izgledali su deformisani ili slomljeni.

Fenomen refrakcije sastoji se u prekidu njegove pravolinijske putanje kada pređe granicu između dva prozirna materijala. Sumirajući veliki broj eksperimentalnih podataka, početkom 17. veka, Holanđanin Willebrord Snell je dobio matematički izraz koji je tačno opisao ovu pojavu. Ovaj izraz je napisan u sljedećem obliku:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = konst.

Ovdje su n 1 , n 2 apsolutni indeksi prelamanja svjetlosti u odgovarajućem materijalu, θ 1 i θ 2 su uglovi između upadnog i prelomljenog snopa i okomite na međusklopnu ravninu, koja je povučena kroz točku presjeka zraka i ovaj avion.

Ova formula se zove Snellov zakon ili Snell-Descartes (Francuz ju je zapisao u predstavljenom obliku, Holanđanin nije koristio sinuse, već jedinice dužine).

Pored ove formule, fenomen prelamanja opisan je još jednim zakonom, koji je geometrijske prirode. Leži u činjenici da označena okomita na ravan i dva zraka (prelomljena i upadna) leže u istoj ravni.

Apsolutni indeks loma

Ova vrijednost je uključena u Snell formulu, a njena vrijednost igra važnu ulogu. Matematički, indeks loma n odgovara formuli:

Simbol c je brzina elektromagnetnih talasa u vakuumu. To je otprilike 3*10 8 m/s. Vrijednost v je brzina svjetlosti u mediju. Dakle, indeks loma odražava količinu usporavanja svjetlosti u mediju u odnosu na prostor bez zraka.

Iz gornje formule slijede dva važna zaključka:

• vrijednost n je uvijek veća od 1 (za vakuum je jednaka jedan);
• to je bezdimenzionalna veličina.

Na primjer, indeks prelamanja zraka je 1,00029, dok je za vodu 1,33.

Indeks loma nije konstantna vrijednost za određeni medij. Zavisi od temperature. Štaviše, za svaku frekvenciju elektromagnetnog talasa ima svoje značenje. Dakle, gornje brojke odgovaraju temperaturi od 20 o C i žutom dijelu vidljivog spektra (valna dužina - oko 580-590 nm).

Zavisnost vrijednosti n od frekvencije svjetlosti očituje se u razlaganju bijele svjetlosti prizmom na više boja, kao i u formiranju duge na nebu tokom jake kiše.

Indeks loma svjetlosti u zraku

Njegova vrijednost (1,00029) je već navedena gore. Budući da se indeks loma zraka razlikuje samo za četvrtu decimalu od nule, onda se za rješavanje praktičnih zadataka može smatrati jednakim jedan. Mala razlika n za zrak od jedinice pokazuje da svjetlost praktički ne usporavaju molekuli zraka, što je povezano s njenom relativno malom gustoćom. Dakle, prosječna gustina zraka iznosi 1,225 kg/m 3 , odnosno više od 800 puta je lakša od slatke vode.

Vazduh je optički tanak medij. Sam proces usporavanja brzine svjetlosti u materijalu je kvantne prirode i povezan je sa činovima apsorpcije i emisije fotona od strane atoma materije.

Promjene u sastavu zraka (na primjer, povećanje sadržaja vodene pare u njemu) i promjene temperature dovode do značajnih promjena indeksa loma. Upečatljiv primjer je efekat fatamorgane u pustinji, koji nastaje zbog razlike u indeksima prelamanja slojeva zraka s različitim temperaturama.

staklo-vazduh interfejs

Staklo je mnogo gušći medij od vazduha. Njegov apsolutni indeks loma kreće se od 1,5 do 1,66, ovisno o vrsti stakla. Ako uzmemo prosječnu vrijednost od 1,55, onda se prelamanje zraka na granici zrak-staklo može izračunati pomoću formule:

sin (θ 1) / sin (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 = 1,55.

Vrijednost n 21 naziva se relativni indeks prelamanja zraka - stakla. Ako snop izlazi iz stakla u zrak, tada treba koristiti sljedeću formulu:

sin (θ 1) / sin (θ 2) = n 2 / n 1 = n 21 = 1 / 1,55 = 0,645.

Ako je ugao prelomljenog snopa u potonjem slučaju jednak 90 o , tada se odgovarajući naziva kritičnim. Za granicu staklo-vazduh, ona je jednaka:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) = 40,17 o.

Ako snop padne na granicu staklo-vazduh pod uglovima većim od 40,17 o , tada će se potpuno reflektovati nazad u staklo. Ovaj fenomen se naziva "totalna unutrašnja refleksija".

Kritični ugao postoji samo kada se snop kreće iz gustog medija (iz stakla u vazduh, ali ne i obrnuto).