Показник заломлення

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Показник заломлення або абсолютний показник заломлення— це характерне для середовища число, яке визначає в скільки разів швидкість розповсюдження світла в середовищі менша за швидкість світла у вакуумі.

Здебільшого позначається латинською літерою n.

Він визначається як:

де c швидкість світла у вакуумі і v це фазова швидкість світла в середовищі. Наприклад, показник заломлення води становить 1,333, що означає, що світло рухається в 1,333 рази швидше у вакуумі, ніж у воді.

Формули для розрахунку показника заломлення, котрі часто наводяться в різних підручниках, та їх зв'язок між собою можна знайти тут.

Величину показника заломлення середовища характеризують також терміном оптична густина. Середовище з більшим значенням показника заломлення називають оптично густішим.

Заломлення променів світла на межі розділу середовищ[ред.ред. код]

Refracao.png

Назва показник заломлення пов'язана з історією виникнення цього терміну. Похилі промені світла на межі розділу двох середовищ змінюють напрям руху, або заломлюються. Виявилося, що це явище можна описати кількісно, якщо охарактеризувати кожне з середовищ певними числами ni. Тоді можна записати закон Снеліуса

, де α — кут падіння, а β — кут заломлення.

Величину називають відносним показником заломлення середовища 2 стосовно середовища 1.

Дисперсія[ред.ред. код]

Показник заломлення залежить від частоти світла. Ця залежність називається дисперсією. У більшості спектральних діапазонів показник заломлення зростає з частотою, що називається нормальною дисперсією. Проте в певних частотних діапазонах близьких до резонансних частот показник заломлення стрімко падає, що називається аномальною дисперсією. Завдяки цим різким падінням показник заломлення для низьких частот завжди більший, ніж для дуже високих частот (рентгенівського діапазону), де він, зростаючи з частотою, наближається до одиниці знизу.

Зв'язок із діелектричною проникністю[ред.ред. код]

Залежна від частоти діелектрична проникність дає, загалом, повнішу характеристику процесу заломлення світла й зміни швидкості його розповсюдження. Вона пов'язана з показником заломлення формулою

.

Тут ε — діелектрична проникність, i — уявна одиниця, а коефіцієнт екстинкції κ описує затухання інтенсивності світла в середовищі.

Таблиця[ред.ред. код]

Таблиця наводить значення показників заломлення для різних речовин. Оскільки показники заломлення залежать від частоти, то його зазвичай наводять для певного цілком визначеного значення ν.

Показник заломлення скла лежить у широкому діапазоні, в залежності від його складу й якості.

Показники заломлення деяких речовин
Речовина n на ν=5.09x1014 Гц
Вакуум 1 (точне значення)
Гелій 1.000036
Повітря 1.0002926
Вуглекислий газ 1.00045
Лід 1.31
Вода (20 °C) 1.332986
Ацетон 1.36
Етанол 1.36
Тефлон 1.35 — 1.38
сіль поварена 1.516
Поліетилен 1.5750
Скло 1.485 — 1.925
алмаз 2.419
Арсенід галію 3.927
кремній 4.01

Матеріали з від'ємним показником заломлення[ред.ред. код]

Докладніше: Метаматеріали

У 1967 році В. Г. Веселаго висловив гіпотезу про існування матеріалів з від'ємним значенням показника заломлення [1]. Існування подібних матеріалів було практично доведено в 2000 р. Девідом Смітом (англ. David R. Smith) з з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго і Джоном Пендрі з Імперського коледжу в Лондоні [2]. Подобні метаматеріали мають ряд цікавих властивостей [3]:

Див. також[ред.ред. код]

Формули Френеля

Закон Снеліуса

Примітки[ред.ред. код]

  1. Веселаго В. Г.  // УФН. — 1967. — Т. 92. — С. 517.
  2. John B. Pendry; David R. Smith. Reversing Light with Negative Refraction. Physics Today 57 (6). с. 37–43. 
  3. Дж. Пендри, Д. Смит (2006). В поисках суперлинзы. Elementy.ru. Архів оригіналу за 2011-08-22. 

Література[ред.ред. код]

  • Романюк М. О., Крочук А. С., Пашук І. П. Оптика. — Л. : ЛНУ ім. Івана Франка, 2012. — 564 с.
Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.