REFRAKTİF GÖSTERGE(kırılma indeksi) - optik. ile ilişkili çevresel özellik ışığın kırılması iki şeffaf optik olarak homojen ve izotropik ortam arasındaki arayüzde, bir ortamdan diğerine geçişi sırasında ve ortamdaki ışığın yayılmasının faz hızlarındaki fark nedeniyle. P. p. değeri, bu hızların oranına eşittir. akraba

Bu ortamların P. s. Işık, ikinci veya birinci ortamın üzerine düşerse (ışık yayılma hızının İle birlikte), o zaman miktarlar bu ortamların mutlak P. p.'si. Bu durumda kırılma kanunu, geliş ve kırılma açılarının nerede ve ne olduğu şeklinde yazılabilir.

Mutlak P. p.'nin büyüklüğü, maddenin doğasına ve yapısına, toplanma durumuna, sıcaklığa, basınca vb. bağlıdır. Yüksek yoğunluklarda, p. p. ışığın yoğunluğuna bağlıdır (bkz. doğrusal olmayan optik). Bir dizi maddede, P. p. dış etkisi altında değişir. elektrik alanlar ( Kerr etkisi- sıvılarda ve gazlarda; elektro-optik Pockels etkisi- kristallerde).

Belirli bir ortam için, absorpsiyon bandı ışığın dalga boyuna l bağlıdır ve absorpsiyon bantları bölgesinde bu bağımlılık anormaldir (bkz. ışık dağılımı). Hemen hemen tüm ortamlar için absorpsiyon bandı 1'e yakındır, sıvılar ve katılar için görünür bölgede yaklaşık 1.5'tir; IR bölgesinde bir dizi saydam ortam 4.0 için (Ge için).

Aydınlatılmış.: Landsberg G.S., Optik, 5. baskı, M., 1976; Sivukhin D.V., Genel kurs, 2. baskı, [cilt. 4] - Optik, M., 1985. V. I. Malyshev,

Işık kırılması- bir ortamdan diğerine geçen bir ışık huzmesinin bu ortamların sınırında yön değiştirdiği bir fenomen.

Işığın kırılması aşağıdaki yasaya göre gerçekleşir:
Gelen ve kırılan ışınlar ile ışının geldiği noktada iki ortam arasındaki arayüze çizilen dikler aynı düzlemdedir. Gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı iki ortam için sabit bir değerdir:
,
nerede α - geliş açısı,
β - kırılma açısı
n - geliş açısından bağımsız sabit bir değer.

Gelme açısı değiştiğinde, kırılma açısı da değişir. Gelme açısı ne kadar büyük olursa, kırılma açısı o kadar büyük olur.
Işık, optik olarak daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçiyorsa, kırılma açısı her zaman gelme açısından daha küçüktür: β < α.
İki ortam arasındaki arayüze dik yönlendirilmiş bir ışık demeti bir ortamdan diğerine geçer kırmadan.

bir maddenin mutlak kırılma indisi- vakumda ve belirli bir ortamdaki ışığın (elektromanyetik dalgalar) faz hızlarının oranına eşit bir değer n=c/v
Kırılma yasasında yer alan n değerine, bir çift ortam için bağıl kırılma indisi denir.

n değeri, B ortamının A ortamına göre bağıl kırılma indisidir ve n" = 1/n, A ortamının B ortamına göre bağıl kırılma indisidir.
Bu değer, ceteris paribus, ışın daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde birden büyüktür ve ışın daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçtiğinde birden küçüktür (örneğin, bir gazdan veya bir sıvıya veya katıya vakumlayın). Bu kuralın istisnaları vardır ve bu nedenle, bir ortamı optik olarak diğerinden daha fazla veya daha az yoğun olarak adlandırmak gelenekseldir.
Havasız uzaydan bir B ortamının yüzeyine düşen bir ışın, başka bir A ortamından üzerine düştüğünde olduğundan daha güçlü bir şekilde kırılır; Havasız uzaydan bir ortama gelen bir ışının kırılma indisine mutlak kırılma indisi denir.

(Mutlak - vakuma göre.
Bağıl - diğer herhangi bir maddeye göre (örneğin aynı hava).
İki maddenin nispi indeksi, mutlak indekslerinin oranıdır.)

Toplam iç yansıma- geliş açısının belirli bir kritik açıyı aşması koşuluyla iç yansıma. Bu durumda, gelen dalga tamamen yansıtılır ve yansıma katsayısının değeri cilalı yüzeyler için en yüksek değerlerini aşmaktadır. Toplam iç yansıma için yansıma katsayısı dalga boyuna bağlı değildir.

Optikte bu fenomen, X-ışını aralığı da dahil olmak üzere geniş bir elektromanyetik radyasyon spektrumu için gözlenir.

Geometrik optikte bu olay Snell yasasıyla açıklanır. Kırılma açısının 90°'yi geçemeyeceği düşünüldüğünde, sinüsü küçük kırılma indisinin büyük indise oranından büyük olan bir gelme açısında elektromanyetik dalganın birinci ortama tam olarak yansıması gerektiğini elde ederiz.

Fenomenin dalga teorisine göre, elektromanyetik dalga yine de ikinci ortama nüfuz eder - orada “düzgün olmayan dalga” adı verilen, katlanarak bozulan ve onunla enerji taşımayan yayılır. Homojen olmayan bir dalganın ikinci ortama nüfuz etmesinin karakteristik derinliği, dalga boyu mertebesindedir.

Işığın kırılma yasaları.

Bütün söylenenlerden şu sonuca varıyoruz:
1 . Farklı optik yoğunluktaki iki ortam arasındaki arayüzde, bir ışık demeti bir ortamdan diğerine geçerken yönünü değiştirir.
2. Bir ışık demeti, optik yoğunluğu daha yüksek olan bir ortama geçtiğinde, kırılma açısı gelme açısından daha küçüktür; Bir ışık demeti optik olarak daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde, kırılma açısı gelme açısından daha büyüktür.
Işığın kırılmasına yansıma eşlik eder ve gelme açısındaki bir artışla, yansıyan ışının parlaklığı artarken kırılan ışın zayıflar. Bu, şekilde gösterilen deneyi yaparak görülebilir. Sonuç olarak, yansıyan ışın ne kadar fazla ışık enerjisi taşırsa, gelme açısı o kadar büyük olur.

İzin vermek MN- örneğin hava ve su gibi iki şeffaf ortam arasındaki arayüz, JSC- düşen ışın OG- kırılan ışın, - gelme açısı, - kırılma açısı, - birinci ortamdaki ışığın yayılma hızı, - ikinci ortamdaki ışığın yayılma hızı.

Kırılma indisi

Kırılma indisi maddeler - vakumda ve belirli bir ortamda ışığın faz hızlarının (elektromanyetik dalgalar) oranına eşit bir değer. Ayrıca, kırılma indisinden bazen ses gibi diğer dalgalar için söz edilir, ancak ikincisi gibi durumlarda tanımın elbette bir şekilde değiştirilmesi gerekir.

Kırılma indisi, maddenin özelliklerine ve radyasyonun dalga boyuna bağlıdır, bazı maddeler için kırılma indisi, elektromanyetik dalgaların frekansı düşük frekanslardan optik ve ötesine değiştiğinde oldukça güçlü bir şekilde değişir ve ayrıca belirli durumlarda daha da keskin bir şekilde değişebilir. frekans ölçeğinin alanları. Varsayılan, genellikle optik aralık veya bağlam tarafından belirlenen aralıktır.

Bağlantılar

• RefraactiveIndex.INFO kırılma indeksi veritabanı

Wikimedia Vakfı. 2010 .

Diğer sözlüklerde "Kırılma indeksi" nin ne olduğunu görün:

İki ortam n21'e göre, birinci (c1) ve ikinci (c2) ortamdaki optik radyasyon yayılma hızlarının (c veta a) boyutsuz oranı: n21=c1/c2. Aynı zamanda atıfta bulunur. P. p., g'nin sinüslerinin ve j'nin düşüşünün ve g l'deki oranıdır ... ... Fiziksel Ansiklopedi

Kırılma İndisine Bakın...

Bkz. kırılma indeksi. * * * KIRILMA İNDEKS KIRMA İNDEKS, bkz. Kırılma İndeksi (bkz. KIRMA İNDEKS) … ansiklopedik sözlük- REFRAKTİF İNDEKS, ortamı karakterize eden ve ışığın boşluktaki hızının ortamdaki ışığın hızına oranına (mutlak kırılma indisi) eşit bir değer. Kırılma indisi n, dielektrik e ve manyetik geçirgenliğe bağlıdır m ... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

- (bkz. KIRICI GÖSTERGE). Fiziksel Ansiklopedik Sözlük. Moskova: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1983... Fiziksel Ansiklopedi

Kırılma indisine bakın... Büyük Sovyet Ansiklopedisi

Işığın boşluktaki hızının bir ortamdaki hızına oranı (mutlak kırılma indisi). 2 ortamın bağıl kırılma indisi, ışığın arayüze düştüğü ortamdaki ışığın hızının ikinci ortamdaki ışık hızına oranıdır ... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

Kırılma, herhangi bir saydam ortamın kırılma gücünü karakterize eden belirli bir soyut sayı olarak adlandırılır. N olarak belirtmek gelenekseldir. Mutlak kırılma indisi ve bağıl katsayı vardır.

Birincisi, iki formülden biri kullanılarak hesaplanır:

n = sin α / sin β = const (burada sin α, gelme açısının sinüsüdür ve sin β, söz konusu ortama boşluktan giren ışık huzmesinin sinüsüdür)

n = c / υ λ (c, ışığın boşluktaki hızıdır, υ λ, incelenen ortamdaki ışığın hızıdır).

Burada hesaplama, ışığın boşluktan saydam bir ortama geçiş anında yayılma hızını kaç kez değiştirdiğini gösterir. Bu şekilde kırılma indisi (mutlak) belirlenir. Akrabayı bulmak için formülü kullanın:

Yani, hava ve cam gibi farklı yoğunluktaki maddelerin mutlak kırılma indeksleri dikkate alınır.

Genel olarak konuşursak, gaz, sıvı veya katı olsun, herhangi bir cismin mutlak katsayıları her zaman 1'den büyüktür. Temel olarak, değerleri 1 ila 2 arasındadır. 2'nin üzerinde, bu değer yalnızca istisnai durumlarda olabilir. Bazı ortamlar için bu parametrenin değeri:

Bu değer, gezegendeki en sert doğal madde olan elmasa uygulandığında 2.42'dir. Çok sık olarak, bilimsel araştırma vb. Yapılırken suyun kırılma indisini bilmek gerekir. Bu parametre 1.334'tür.

Dalga boyu elbette sabit değil bir gösterge olduğundan, n harfine bir indeks atanır. Değeri, bu katsayının hangi spektrum dalgasına atıfta bulunduğunu anlamaya yardımcı olur. Aynı madde göz önüne alındığında, ancak artan ışık dalga boyu ile kırılma indisi azalacaktır. Bu durum ışığın bir mercek, prizma vb. içinden geçerken bir spektruma ayrışmasına neden oldu.

Kırılma indisinin değeriyle, örneğin bir maddenin ne kadarının diğerinde çözüldüğünü belirleyebilirsiniz. Bu, örneğin bira yapımında veya meyve suyundaki şeker, meyve veya çilek konsantrasyonunu bilmeniz gerektiğinde yararlıdır. Bu gösterge aynı zamanda petrol ürünlerinin kalitesini belirlemede ve bir taşın gerçekliğini kanıtlamak gerektiğinde mücevheratta vb.

Herhangi bir madde kullanılmadan cihazın göz merceğinde görünen ölçek tamamen mavi olacaktır. Cihazın doğru kalibrasyonu ile bir prizma üzerine sıradan damıtılmış su düşürürseniz, mavi ve beyaz renklerin sınırı kesinlikle sıfır işareti boyunca geçecektir. Başka bir maddeyi incelerken, sahip olduğu kırılma indisine göre ölçek boyunca kayar.

Optik, fiziğin en eski dallarından biridir. Antik Yunan'dan beri birçok filozof, su, cam, elmas ve hava gibi çeşitli saydam maddelerde ışığın hareket ve yayılım yasalarıyla ilgilendi. Bu makalede, ışığın kırılma olgusu ele alınmaktadır, dikkat havanın kırılma indisine odaklanmaktadır.

Işık demeti kırılma etkisi

Hayatındaki herkes, bir rezervuarın dibine veya içine bir nesne yerleştirilmiş bir bardak suya baktığında bu etkiyle yüzlerce kez karşılaşmıştır. Aynı zamanda, rezervuar gerçekte olduğu kadar derin görünmüyordu ve bir bardak sudaki nesneler deforme olmuş veya kırılmış görünüyordu.

Kırılma olgusu, iki şeffaf malzeme arasındaki ara yüzeyi geçtiğinde, doğrusal yörüngesinde bir kırılmadan oluşur. Çok sayıda deneysel veriyi özetleyen Hollandalı Willebrord Snell, 17. yüzyılın başında bu fenomeni doğru bir şekilde tanımlayan matematiksel bir ifade elde etti. Bu ifade aşağıdaki biçimde yazılır:

n 1 *günah(θ 1) = n 2 *günah(θ 2) = sabit.

Burada n 1 , n 2 karşılık gelen malzemedeki ışığın mutlak kırılma indisleridir, θ 1 ve θ 2, gelen ve kırılan ışınlar arasındaki açılardır ve ışının kesişme noktasından çizilen arayüz düzlemine diktir. ve bu uçak.

Bu formüle Snell veya Snell-Descartes yasası denir (bunu sunulan biçimde yazan Fransız'dı, Hollandalı sinüsleri değil, uzunluk birimlerini kullandı).

Bu formüle ek olarak, kırılma fenomeni, doğası gereği geometrik olan başka bir yasa ile tanımlanır. Bu, düzleme dik olarak işaretlenen ve iki ışının (kırılan ve gelen) aynı düzlemde yer alması gerçeğinde yatmaktadır.

Mutlak kırılma indisi

Bu değer Snell formülünde yer alır ve değeri önemli bir rol oynar. Matematiksel olarak, kırılma indisi n şu formüle karşılık gelir:

C sembolü, elektromanyetik dalgaların vakumdaki hızıdır. Yaklaşık 3*10 8 m/s'dir. v değeri ışığın ortamdaki hızıdır. Böylece, kırılma indisi, bir ortamdaki ışığın havasız alana göre yavaşlama miktarını yansıtır.

Yukarıdaki formülden iki önemli sonuç çıkar:

• n'nin değeri her zaman 1'den büyüktür (vakum için bire eşittir);
• boyutsuz bir niceliktir.

Örneğin, havanın kırılma indisi 1.00029 iken su için 1.33'tür.

Kırılma indisi, belirli bir ortam için sabit bir değer değildir. Sıcaklığa bağlıdır. Ayrıca, bir elektromanyetik dalganın her frekansı için kendi anlamı vardır. Bu nedenle, yukarıdaki rakamlar 20 o C sıcaklığa ve görünür spektrumun sarı kısmına (dalga boyu - yaklaşık 580-590 nm) karşılık gelir.

n değerinin ışığın frekansına bağımlılığı, beyaz ışığın bir prizma tarafından bir dizi renge ayrışmasında ve ayrıca şiddetli yağmur sırasında gökyüzünde bir gökkuşağının oluşumunda kendini gösterir.

Havadaki ışığın kırılma indeksi

Değeri (1.00029) yukarıda zaten verilmiş. Havanın kırılma indisi sıfırdan yalnızca dördüncü ondalık basamakta farklı olduğundan, pratik problemleri çözmek için bire eşit olarak kabul edilebilir. Hava için birlikten küçük bir n farkı, ışığın nispeten düşük yoğunluğu ile ilişkili olan hava molekülleri tarafından pratik olarak yavaşlatılmadığını gösterir. Böylece havanın ortalama yoğunluğu 1.225 kg/m3'tür, yani tatlı sudan 800 kat daha hafiftir.

Hava, optik olarak ince bir ortamdır. Bir malzemede ışığın hızını yavaşlatma sürecinin kendisi kuantum niteliktedir ve maddenin atomları tarafından fotonların absorpsiyon ve emisyon eylemleriyle ilişkilidir.

Havanın bileşimindeki değişiklikler (örneğin, içindeki su buharı içeriğindeki bir artış) ve sıcaklıktaki değişiklikler, kırılma indisinde önemli değişikliklere yol açar. Çarpıcı bir örnek, farklı sıcaklıklardaki hava katmanlarının kırılma indislerinin farklı olması nedeniyle meydana gelen çölde bir serap etkisidir.

cam hava arayüzü

Cam havadan çok daha yoğun bir ortamdır. Mutlak kırılma indisi, camın tipine bağlı olarak 1,5 ile 1,66 arasında değişmektedir. Ortalama 1.55 değerini alırsak, ışının hava-cam ara yüzeyindeki kırılması aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

günah (θ 1) / günah (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1.55.

n 21 değerine hava - camın bağıl kırılma indisi denir. Işın camdan havaya çıkarsa, aşağıdaki formül kullanılmalıdır:

günah (θ 1) / günah (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1.55 \u003d 0.645.

İkinci durumda kırılan ışının açısı 90 o'ya eşitse, karşılık gelene kritik denir. Cam-hava sınırı için şuna eşittir:

θ 1 \u003d arksin (0.645) \u003d 40.17 o.

Işın cam-hava sınırına 40.17 o 'den daha büyük açılarla düşerse, tamamen cama geri yansır. Bu fenomene "toplam iç yansıma" denir.

Kritik açı, yalnızca ışın yoğun bir ortamdan (camdan havaya, ancak tersi değil) hareket ettiğinde mevcuttur.