Indicele de refracție al unei substanțe este o cantitate egală cu raportul dintre vitezele de fază ale luminii (undele electromagnetice) într-un vid și într-un mediu dat. De asemenea, pe indicele de refracție se vorbește pentru orice alte valuri, de exemplu undele sonore.
Indicele de refracție depinde de proprietățile materialului și lungimea de undă pentru unele substanțe variază indicele de refracție suficient de puternic cu frecvența undelor electromagnetice de la frecvențe joase la optice și de descriere, și poate, de asemenea, variază considerabil, chiar mai mult, în anumite zone ale scalei de frecvență. În mod implicit, se referă de obicei la intervalul sau intervalul optic determinat de context.
Există substanțe anizotrope optic în care indicele de refracție depinde de direcția și polarizarea luminii. Astfel de substanțe sunt destul de frecvente, în special, ele sunt toate cristale cu o simetrie suficient de mică a rețelei cristaline, precum și substanțe supuse deformării mecanice.
Indicele de refracție poate fi exprimat ca rădăcina produsului de toleranță magnetică și dielectrică a mediului
(trebuie să se ia în considerare aici că valorile permeabilității magnetice și permitivității pentru domeniul de frecvență de interes, de exemplu optic, pot să difere foarte mult de valorile statice ale acestor cantități).
Pentru măsurarea indicelui de refracție se utilizează refractometre automate și automate.
Raportul dintre indicele de refracție al unui mediu și indicele de refracție al celui de-al doilea se numește indicele relativ de refracție al primului mediu față de al doilea. Pentru următoarele:
unde și sunt vitezele de fază ale luminii în primul și respectiv al doilea mediu. Evident, indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul este o valoare egală cu.
Această cantitate, alte condiții fiind egale, de obicei, mai mică decât unitatea pe fază de întâlnire dintre mai dense în mediu mai puțin dens și mai mare decât unitatea pe fază de întâlnire din mediu mai puțin dens miercuri mai dense (de exemplu, gaz sau vid în lichid sau solid ). Există excepții de la această regulă și, prin urmare, este obișnuit să numim mediul optic mai mult sau mai puțin dens decât celălalt (să nu fie confundat cu densitatea optică ca măsură a opacității mediului).
O rază care cade din spațiul fără aer la suprafața unui anumit mediu este mai mult refractată decât atunci când cade pe ea dintr-un alt mediu; indicele de refracție al incidentului fasciculului pe suportul de vidul din spațiu, este numit un indice de refracție absolut sau un indice de refracție al mediului, aceasta este indicele de refracție așa cum este definit la început. Indicele de refracție al oricărui gaz, inclusiv aerul, în condiții normale, este mult mai mică decât indicii de refracție ai lichide sau solide, deci aproximativ (și cu o precizie relativ bună) indicele de refracție absolută poate fi măsurată prin indicele de refracție față de aer.
Indicele relativ - refracție
Indicele de refracție relativ la interfață atunci când obiectivul este scufundat în apă scade. Aceasta duce la o scădere a deformării razelor și, prin urmare, la o creștere a lungimii focale a lentilei. [1]
Indicele de refracție relativ este egal cu raportul dintre vitezele de lumină în mediul corespunzător: nc c. [2]
Indicele de refracție relativ la interfață atunci când obiectivul este scufundat în apă scade. [3]
indice de refracție relativ este raportul dintre vitezele de propagare a undelor electromagnetice cu o lungime de undă în cele două medii optice transparente. În cazul în care mediul de vid în loc să aleagă aer, indicele de refracție absolut al unei substanțe poate fi obținută prin multiplicarea indicelui de refracție acesteia în raport cu aer la un indice de refracție absolut al aerului, care este egal cu 1 000275 la 15 ° C, 760 mm Hg. Art. pentru o rază de lumină cu o lungime de undă K 589 3 / i. [5]
Acest indice de refracție are apă. [6]
Dacă indicele de refracție relativ pentru o lumină care vine de la sticlă la diamant este 1 61 și indicele de refracție absolut al sticlei este 1 50, care este indicele de refracție absolut al diamantului. [8]
Dacă indicele de refracție relativ pentru lumina care circulă din acidul oleic în apă este 0 91 și indicele de refracție absolut al apei este egal cu 1 33, atunci ce este indicele de refracție absolut al acidului oleic. [10]
Care este indicele de refracție relativ al primului mediu față de cel de-al doilea. [11]
Po este indicele de refracție relativ al aerului lichid. [13]
În consecință, indicele de refracție relativ este egal cu raportul vitezei luminii în mediul în care lumina se propagă până la refracție, la viteza luminii într-un mediu în care lumina se propagă după refracție. [14]
Amintirea semnificației indicelui de refracție relativ, folosind formula sin sin sin 2 sin sincer, conduce aproape întotdeauna elevii la confuzie. [15]
Pagini: 9ensp; 9ensp; 1 9ensp; 9ensp; 2 9ensp; 9ensp; 3 9ensp; 9ensp; 4
Distribuiți acest link:
§ 83. Indicele de refracție
Să ne îndreptăm spre un tratament mai detaliat al indicelui de refracție introdus de noi în §81 în formularea legii refracției.
Indicele de refracție depinde de proprietățile optice și de mediul din care se încadrează fasciculul și de mediul în care pătrunde. Indicele de refracție obținut în cazul în care lumina de la un vid cade pe orice mediu se numește indicele de refracție absolut al unui mediu dat.
Fig. 184. Indicele de refracție relativ al două medii:
Fie ca indicele de refracție absolut al primului mediu să fie al doilea mediu. Considerând refracție la limita primul și al doilea media, observăm că indicele de refracție la trecerea de la primul mediu în al doilea, așa-numitul un indice relativ de refracție este raportul dintre indicii de refracție absolut al primului și al doilea mass-media:
(Figura 184). În schimb, atunci când trecem de la cel de-al doilea mediu la cel de-al doilea, avem un indice relativ de refracție
Link-ul stabilit între indicele de refracție relativ al celor două medii și indicii lor de refracție absolute pot fi derivate și mod teoretic, fără experiențe noi, la fel cum se poate face la legea reversibilității (§82),
Mediul, care are un indice de refracție mare, se numește optic mai dens. De obicei, se măsoară indicele de refracție al diferitelor medii în raport cu aerul. Indicele absolut al refracției aerului este. Astfel, indicele de refracție absolut al oricărui mediu este legat de indicele său de refracție relativ la aer prin formula
În tabel. 6 conține indicii de refracție relativi găsiți pentru o serie de cazuri de refracție a luminii la limita aerului și a mediului corespunzător.
Tabelul 6. Indicele de refracție al diferitelor substanțe în raport cu aerul
Indicele de refracție depinde de lungimea de undă a luminii, adică de culoarea sa. Culorile diferite corespund unor indicatori de refracție diferiți. Acest fenomen, numit dispersie, joacă un rol important în optică. Vom aborda acest fenomen de mai multe ori în următoarele capitole. Datele prezentate în tabelul nr. 6, se referă la lumina galbenă.
Este interesant de observat că legea reflecției poate fi scrisă în mod oficial în aceeași formă ca și legea refracției. Amintiți-vă că am convenit să măsuram întotdeauna unghiurile de la perpendicular la raza corespunzătoare. În consecință, trebuie să luăm în considerare unghiul de incidență și unghiul de reflexie având semne opuse, adică legea reflexiei poate fi scrisă în formă
Comparând (83.4) cu legea refracției, vedem că legea reflexiei poate fi privită ca un caz special al legii refracției la. Această asemănare formală a legilor de reflecție și refracție are un mare beneficiu în rezolvarea problemelor practice.
În prezentarea anterioară, indicele de refracție avea înțelesul unei constante a mediului, care nu depinde de intensitatea luminii care trece prin el. O astfel de interpretare a indicelui de refracție este destul de naturală, dar în cazul intensităților ridicate de radiație realizabile cu utilizarea laserelor moderne, nu este justificată. Proprietățile mediului prin care trece lumina puternică, în acest caz depind de intensitatea sa. După cum se spune, mediul devine neliniar. Nelinearitatea mediului se manifestă, în special, prin faptul că o undă luminoasă de intensitate mare schimbă indicele de refracție. Dependența indicelui de refracție de intensitatea radiației are forma
Aici - indicele de refracție obișnuit și - indicele de refracție neliniar, - multiplicatorul proporționalității. Termenul suplimentar din această formulă poate fi pozitiv sau negativ.
Schimbările relative ale indicelui de refracție sunt relativ mici. Cu un indice de refracție neliniar. Cu toate acestea, chiar și astfel de modificări mici în indicele de refracție sunt vizibile: se manifestă într-un fel de fenomen de lumină auto-focalizare.
Luați în considerare un mediu cu un indice de refracție neliniar pozitiv. În acest caz, zonele cu intensitate intensă a luminii sunt regiuni simultane ale indicele de refracție crescut. De obicei, în radiații laser real, distribuția intensității de-a lungul secțiunii fasciculului fasciculului este neuniformă: intensitatea este maximă de-a lungul axei și cade fără probleme la marginile fasciculului, așa cum se arată în Fig. 185 de curbe solide. O distribuție similară descrie de asemenea schimbarea indicelui de refracție pe secțiunea transversală a unei celule cu un mediu neliniar de-a lungul căruia fasciculul laser se propagă de-a lungul axei sale. Indicele de refracție, care este cel mai mare de-a lungul axei celulare, cade treptat pe pereții săi (curbele punctate din figura 185).
Un fascicul de raze care ies din laser, paralel cu axa, intră într-un mediu cu un indice de refracție variabil. se abate de la partea unde există mai mult. Prin urmare, o intensitate crescută în apropierea cuvei conduce la o concentrație de raze de lumină în această regiune, prezentată schematic în secțiuni și în Fig. 185, ceea ce duce la o creștere suplimentară. În analiza finală, secțiunea transversală efectivă a fasciculului de lumină care trece printr-un mediu neliniar este substanțial redusă. Lumina trece printr-un canal îngust, cu un indice de refracție mărit. Astfel, fasciculul laser al razei se îngustează, mediul neliniar acționează ca o lentilă de colectare sub acțiunea radiației intense. Acest fenomen se numește auto-focalizare. Acesta poate fi observat, de exemplu, în nitrobenzen lichid.
Fig. 185. Distribuția intensității radiației și indicele de refracție al razelor de fascicule laser care intră în celulă (a), în apropierea capătului de intrare () în mijloc () în apropierea capătului de ieșire al celulei ()
Refracția luminii este un fenomen în care o rază de lumină, schimbând de la un mediu la altul, schimbă direcția la limita acestor medii.
Refracția luminii apare în conformitate cu următoarea lege:
Incidentul și razele refractate și conduse perpendicular pe interfața dintre două medii de la punctul de minciună incidență într-un singur plan. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinus al unghiului de refracție este o constantă pentru două medii:
,
unde # 038; # 038; 45; - unghiul de incidență,
# 038; ## 038; 46; - unghiul de refracție,
n este o constantă care nu depinde de unghiul de incidență.
Când se schimbă unghiul de incidență, se modifică și unghiul de refracție. Cu cât unghiul de incidență este mai mare, cu atât este mai mare unghiul de refracție.
Dacă lumina provine dintr-un mediu care este optic mai puțin dens într-un mediu mai dens, atunci unghiul de refracție este întotdeauna mai mic decât unghiul de incidență: # 038; ## 038; 46;
Navigare după înregistrări
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: