INDICATOR REFRACTIV(indicele de refracție) - optic. caracteristica de mediu asociată cu refracția luminii la interfața dintre două medii transparente optic omogene și izotrope în timpul tranziției sale de la un mediu la altul și datorită diferenței de viteze de fază de propagare a luminii în medii. Valoarea lui P. p., egală cu raportul acestor viteze. relativ

P. p. acestor medii. Dacă lumina cade pe al doilea sau pe primul mediu de la (de unde viteza de propagare a luminii Cu), atunci cantitățile sunt P. absolută a acestor medii. În acest caz, legea refracției poate fi scrisă sub forma unde și sunt unghiurile de incidență și de refracție.

Mărimea P.p. absolută depinde de natura și structura substanței, de starea sa de agregare, de temperatură, de presiune etc. La intensități mari, p.p. depinde de intensitatea luminii (vezi. optică neliniară). Într-o serie de substanțe, P. p. se modifică sub influența externă. electric câmpuri ( Efectul Kerr- în lichide și gaze; electro-optic Efectul Pockels- în cristale).

Pentru un mediu dat, banda de absorbție depinde de lungimea de undă l a luminii, iar în regiunea benzilor de absorbție această dependență este anormală (vezi Fig. Dispersia luminii). Pentru aproape toate mediile, banda de absorbție este aproape de 1, în regiunea vizibilă pentru lichide și solide, este de aproximativ 1,5; în regiunea IR pentru un număr de medii transparente 4.0 (pentru Ge).

Lit.: Landsberg G. S., Optics, ed. a 5-a, M., 1976; Sivukhin D.V., Curs general, ed. a 2-a, [vol. 4] - Optica, M., 1985. V. I. Malyshev,

Refracția luminii- un fenomen în care un fascicul de lumină, care trece de la un mediu la altul, își schimbă direcția la limita acestor medii.

Refracția luminii are loc conform următoarei legi:
Razele incidente și refractate și perpendiculara trasă pe interfața dintre două medii în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru două medii:
,
Unde α - unghiu de incidenta,
β - unghiul de refracție
n - o valoare constantă independentă de unghiul de incidență.

Când se modifică unghiul de incidență, se modifică și unghiul de refracție. Cu cât unghiul de incidență este mai mare, cu atât unghiul de refracție este mai mare.
Dacă lumina trece de la un mediu optic mai puțin dens la un mediu mai dens, atunci unghiul de refracție este întotdeauna mai mic decât unghiul de incidență: β < α.
Un fascicul de lumină direcționat perpendicular pe interfața dintre două medii trece de la un mediu la altul fără a se rupe.

indicele absolut de refracție al unei substanțe- o valoare egală cu raportul vitezelor de fază ale luminii (unde electromagnetice) în vid și într-un mediu dat n=c/v
Valoarea n inclusă în legea refracției se numește indice de refracție relativ pentru o pereche de medii.

Valoarea n este indicele de refracție relativ al mediului B față de mediul A și n" = 1/n este indicele de refracție relativ al mediului A față de mediul B.
Această valoare, ceteris paribus, este mai mare decât unitatea atunci când fasciculul trece de la un mediu mai dens la un mediu mai puțin dens și mai mică decât unitatea când fasciculul trece de la un mediu mai puțin dens la un mediu mai dens (de exemplu, de la un gaz sau de la vid la un lichid sau solid). Există excepții de la această regulă și, prin urmare, se obișnuiește să se numească un mediu optic mai mult sau mai puțin dens decât altul.
Un fascicul care cade din spațiul fără aer pe suprafața unui mediu B este refractat mai puternic decât atunci când cade pe ea dintr-un alt mediu A; Indicele de refracție al unei raze incidente pe un mediu din spațiul fără aer se numește indicele său absolut de refracție.

(Absolut - relativ la vid.
Relativ - relativ la orice altă substanță (același aer, de exemplu).
Indicele relativ al două substanțe este raportul dintre indicii lor absoluti.)

Reflecție internă totală- reflexie internă, cu condiția ca unghiul de incidență să depășească un anumit unghi critic. În acest caz, unda incidentă este reflectată complet, iar valoarea coeficientului de reflexie depășește cele mai mari valori ale sale pentru suprafețele lustruite. Coeficientul de reflexie pentru reflexia internă totală nu depinde de lungimea de undă.

În optică, acest fenomen este observat pentru un spectru larg de radiații electromagnetice, inclusiv domeniul de raze X.

În optica geometrică, fenomenul este explicat în termenii legii lui Snell. Având în vedere că unghiul de refracție nu poate depăși 90°, obținem că la un unghi de incidență al cărui sinus este mai mare decât raportul dintre indicele de refracție mai mic și indicele mai mare, unda electromagnetică ar trebui să fie reflectată complet în primul mediu.

În conformitate cu teoria undelor a fenomenului, unda electromagnetică pătrunde totuși în al doilea mediu - așa-numita „undă neuniformă” se propagă acolo, care se degradează exponențial și nu duce cu ea energie. Adâncimea caracteristică de pătrundere a unei unde neomogene în al doilea mediu este de ordinul lungimii de undă.

Legile refracției luminii.

Din tot ce s-a spus, concluzionăm:
1 . La interfața dintre două medii de densitate optică diferită, un fascicul de lumină își schimbă direcția atunci când trece de la un mediu la altul.
2. Când un fascicul de lumină trece într-un mediu cu o densitate optică mai mare, unghiul de refracție este mai mic decât unghiul de incidență; când un fascicul de lumină trece de la un mediu mai dens optic la un mediu mai puțin dens, unghiul de refracție este mai mare decât unghiul de incidență.
Refracția luminii este însoțită de reflexie, iar odată cu creșterea unghiului de incidență, luminozitatea fasciculului reflectat crește, în timp ce cel refractat slăbește. Acest lucru poate fi văzut prin efectuarea experimentului prezentat în figură. În consecință, fasciculul reflectat duce cu el cu cât mai multă energie luminoasă, cu atât este mai mare unghiul de incidență.

Lăsa MN- interfața dintre două medii transparente, de exemplu, aer și apă, SA- grindă în cădere OV- fascicul refractat, - unghiul de incidență, - unghiul de refracție, - viteza de propagare a luminii în primul mediu, - viteza de propagare a luminii în al doilea mediu.

Indicele de refracție

Indicele de refracție substanțe - o valoare egală cu raportul vitezelor de fază ale luminii (unde electromagnetice) în vid și într-un mediu dat. De asemenea, se vorbește uneori despre indicele de refracție pentru orice alte unde, de exemplu, sunet, deși în cazuri precum acesta din urmă, definiția, desigur, trebuie modificată cumva.

Indicele de refracție depinde de proprietățile substanței și de lungimea de undă a radiației, pentru unele substanțe indicele de refracție se modifică destul de puternic atunci când frecvența undelor electromagnetice se schimbă de la frecvențe joase la cele optice și mai departe, putându-se, de asemenea, modifica și mai accentuat în anumite zonele scalei de frecvenţă. Valoarea implicită este de obicei domeniul optic sau intervalul determinat de context.

Legături

• RefractiveIndex.INFO baza de date cu indici de refracție

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Indicele de refracție” în alte dicționare:

Relativ la două medii n21, raportul adimensional al vitezelor de propagare a radiației optice (c veta a) în primul (c1) și al doilea (c2) mediu: n21=c1/c2. În același timp se referă. P. p. este raportul dintre sinusurile g și căderea lui j și la g l ... ... Enciclopedia fizică

Vezi indicele de refracție...

Vezi indicele de refracție. * * * INDICE DE REFRACTIVITATE INDICE DE REFRACTIVITATE, vezi Indicele de refractie (vezi INDICE DE REFRACTIVITATE)... Dicţionar enciclopedic- INDICE DE REFRACTIVITATE, o valoare care caracterizeaza mediul si egala cu raportul dintre viteza luminii in vid si viteza luminii in mediu (indicele absolut de refractie). Indicele de refracție n depinde de dielectricul e și de permeabilitatea magnetică m ... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

- (vezi INDICATOR REFRACTIV). Dicţionar enciclopedic fizic. Moscova: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prokhorov. 1983... Enciclopedia fizică

Vezi indicele de refracție... Marea Enciclopedie Sovietică

Raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii într-un mediu (indice absolut de refracție). Indicele relativ de refracție a 2 medii este raportul dintre viteza luminii în mediu de la care lumina cade pe interfață și viteza luminii în secunda ... ... Dicţionar enciclopedic mare

Refracția se numește un anumit număr abstract care caracterizează puterea de refracție a oricărui mediu transparent. Se obișnuiește să-l desemneze n. Există indice de refracție absolut și coeficient relativ.

Primul se calculează folosind una dintre cele două formule:

n = sin α / sin β = const (unde sin α este sinusul unghiului de incidență, iar sin β este sinusul fasciculului de lumină care intră în mediul luat în considerare din vid)

n = c / υ λ (unde c este viteza luminii în vid, υ λ este viteza luminii în mediul studiat).

Aici, calculul arată de câte ori lumina își schimbă viteza de propagare în momentul trecerii de la vid la un mediu transparent. În acest fel, se determină indicele de refracție (absolut). Pentru a afla ruda, folosiți formula:

Adică, sunt luați în considerare indicii absoluti de refracție ai substanțelor de diferite densități, cum ar fi aerul și sticla.

În general, coeficienții absoluti ai oricăror corpuri, fie ele gazoase, lichide sau solide, sunt întotdeauna mai mari decât 1. Practic, valorile lor variază de la 1 la 2. Peste 2, această valoare poate fi doar în cazuri excepționale. Valoarea acestui parametru pentru unele medii:

Această valoare, atunci când este aplicată celei mai dure substanțe naturale de pe planetă, diamantul, este 2,42. De foarte multe ori, atunci când se efectuează cercetări științifice etc., este necesară cunoașterea indicelui de refracție al apei. Acest parametru este 1.334.

Deoarece lungimea de undă este un indicator, desigur, nu constant, literei n i se atribuie un indice. Valoarea sa ajută la înțelegerea la ce undă din spectru se referă acest coeficient. Când luăm în considerare aceeași substanță, dar cu creșterea lungimii de undă a luminii, indicele de refracție va scădea. Această împrejurare a provocat descompunerea luminii într-un spectru la trecerea printr-o lentilă, prismă etc.

Prin valoarea indicelui de refracție, puteți determina, de exemplu, cât de mult dintr-o substanță este dizolvată în alta. Acest lucru este util, de exemplu, în fabricarea berii sau atunci când trebuie să cunoașteți concentrația de zahăr, fructe sau fructe de pădure din suc. Acest indicator este important și în determinarea calității produselor petroliere, iar în bijuterii, atunci când este necesar să se dovedească autenticitatea unei pietre etc.

Fără utilizarea vreunei substanțe, scara vizibilă în ocularul instrumentului va fi complet albastră. Dacă aruncați apă distilată obișnuită pe o prismă, cu calibrarea corectă a instrumentului, chenarul de culori albastru și alb va trece strict de-a lungul semnului zero. Când se examinează o altă substanță, aceasta se va deplasa de-a lungul scalei în funcție de indicele de refracție pe care îl are.

Optica este una dintre cele mai vechi ramuri ale fizicii. Încă din Grecia antică, mulți filozofi au fost interesați de legile mișcării și propagării luminii în diverse materiale transparente precum apa, sticla, diamantul și aerul. În acest articol, este luat în considerare fenomenul de refracție a luminii, atenția fiind concentrată pe indicele de refracție al aerului.

Efect de refracție a fasciculului de lumină

Toată lumea din viața lui s-a confruntat de sute de ori cu acest efect când s-a uitat la fundul unui rezervor sau la un pahar cu apă cu un obiect plasat în el. În același timp, rezervorul nu părea atât de adânc pe cât era de fapt, iar obiectele dintr-un pahar cu apă păreau deformate sau sparte.

Fenomenul de refracție constă într-o rupere a traiectoriei sale rectilinie atunci când traversează interfața dintre două materiale transparente. Rezumând un număr mare de date experimentale, la începutul secolului al XVII-lea, olandezul Willebrord Snell a obținut o expresie matematică care descrie cu acuratețe acest fenomen. Această expresie este scrisă sub următoarea formă:

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

Aici n 1 , n 2 sunt indicii de refracție absoluti ai luminii în materialul corespunzător, θ 1 și θ 2 sunt unghiurile dintre fasciculul incident și cel refractat și perpendiculara pe planul de interfață, care este trasat prin punctul de intersecție al fasciculului. și acest avion.

Această formulă se numește legea lui Snell sau Snell-Descartes (francezul a fost cel care a notat-o ​​în forma prezentată, olandezul a folosit nu sinusuri, ci unități de lungime).

Pe lângă această formulă, fenomenul de refracție este descris de o altă lege, care este de natură geometrică. Constă în faptul că perpendiculara marcată pe plan și două raze (refractată și incidentă) se află în același plan.

Indicele de refracție absolut

Această valoare este inclusă în formula Snell, iar valoarea ei joacă un rol important. Din punct de vedere matematic, indicele de refracție n corespunde formulei:

Simbolul c este viteza undelor electromagnetice în vid. Este de aproximativ 3*10 8 m/s. Valoarea v este viteza luminii în mediu. Astfel, indicele de refracție reflectă cantitatea de încetinire a luminii într-un mediu în raport cu spațiul fără aer.

Din formula de mai sus rezultă două concluzii importante:

• valoarea lui n este întotdeauna mai mare decât 1 (pentru vid este egală cu unu);
• este o cantitate adimensională.

De exemplu, indicele de refracție al aerului este 1,00029, în timp ce pentru apă este de 1,33.

Indicele de refracție nu este o valoare constantă pentru un anumit mediu. Depinde de temperatura. Mai mult, pentru fiecare frecvență a unei unde electromagnetice, aceasta are propriul ei sens. Deci, cifrele de mai sus corespund unei temperaturi de 20 o C și părții galbene a spectrului vizibil (lungime de undă - aproximativ 580-590 nm).

Dependența valorii lui n de frecvența luminii se manifestă în descompunerea luminii albe de către o prismă într-un număr de culori, precum și în formarea unui curcubeu pe cer în timpul ploii abundente.

Indicele de refracție al luminii în aer

Valoarea sa (1,00029) a fost deja dată mai sus. Deoarece indicele de refracție al aerului diferă doar cu a patra zecimală de zero, atunci pentru rezolvarea problemelor practice poate fi considerat egal cu unu. O mică diferență de n pentru aer față de unitate indică faptul că lumina practic nu este încetinită de moleculele de aer, ceea ce este asociat cu densitatea sa relativ scăzută. Astfel, densitatea medie a aerului este de 1,225 kg/m 3 , adică este de peste 800 de ori mai ușor decât apa dulce.

Aerul este un mediu optic subțire. Însuși procesul de încetinire a vitezei luminii într-un material este de natură cuantică și este asociat cu actele de absorbție și emisie de fotoni de către atomii materiei.

Modificările în compoziția aerului (de exemplu, o creștere a conținutului de vapori de apă din acesta) și schimbările de temperatură duc la modificări semnificative ale indicelui de refracție. Un exemplu izbitor este efectul unui miraj în deșert, care apare din cauza diferenței indicilor de refracție ai straturilor de aer cu temperaturi diferite.

interfață sticlă-aer

Sticla este un mediu mult mai dens decât aerul. Indicele său absolut de refracție variază de la 1,5 la 1,66, în funcție de tipul de sticlă. Dacă luăm valoarea medie de 1,55, atunci refracția fasciculului la interfața aer-sticlă poate fi calculată folosind formula:

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

Valoarea lui n 21 se numește indicele de refracție relativ al aerului - sticlă. Dacă fasciculul iese din sticlă în aer, atunci trebuie utilizată următoarea formulă:

păcat (θ 1) / păcat (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1,55 \u003d 0,645.

Dacă unghiul fasciculului refractat în acest din urmă caz ​​este egal cu 90 o , atunci cel corespunzător se numește critic. Pentru limita sticlă-aer, este egală cu:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) \u003d 40,17 o.

Dacă fasciculul cade pe limita sticlă-aer cu unghiuri mai mari de 40,17 o , atunci va fi reflectat complet înapoi în sticlă. Acest fenomen se numește „reflexie internă totală”.

Unghiul critic există doar atunci când fasciculul se deplasează dintr-un mediu dens (din sticlă în aer, dar nu invers).