Δείκτης διάθλασης

Δείκτης διάθλασηςουσίες - μια ποσότητα ίση με την αναλογία των ταχυτήτων φάσης του φωτός (ηλεκτρομαγνητικά κύματα) στο κενό και σε ένα δεδομένο μέσο. Επίσης, ο δείκτης διάθλασης αναφέρεται μερικές φορές για άλλα κύματα, για παράδειγμα, ήχο, αν και σε περιπτώσεις όπως η τελευταία, ο ορισμός, φυσικά, πρέπει να τροποποιηθεί με κάποιο τρόπο.

Ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται από τις ιδιότητες της ουσίας και το μήκος κύματος της ακτινοβολίας για ορισμένες ουσίες. ορισμένες περιοχές της κλίμακας συχνοτήτων. Η προεπιλογή αναφέρεται συνήθως στο οπτικό εύρος ή στο εύρος που καθορίζεται από το περιβάλλον.

Συνδέσεις

• RefractiveIndex.INFO βάση δεδομένων δείκτη διάθλασης

Ίδρυμα Wikimedia. 2010.

Δείτε τι είναι ο «Δείκτης διάθλασης» σε άλλα λεξικά:

Σχετικά με δύο μέσα n21, αδιάστατη αναλογία των ταχυτήτων διάδοσης της οπτικής ακτινοβολίας (c φως) στο πρώτο (c1) και στο δεύτερο (c2) μέσο: n21 = c1/c2. Ταυτόχρονα σχετίζεται. P. p είναι ο λόγος των ημιτόνων των g l a p a d e n i j και y g l ... ... Φυσική εγκυκλοπαίδεια

Δείτε τον δείκτη διάθλασης...

Δείτε τον δείκτη διάθλασης. * * * ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΘΛΑΣΗΣ ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ, βλέπε Δείκτη Διάθλασης (βλ. ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ) ... εγκυκλοπαιδικό λεξικό- ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ, ποσότητα που χαρακτηρίζει το μέσο και ίση με την αναλογία της ταχύτητας του φωτός στο κενό προς την ταχύτητα του φωτός στο μέσο (απόλυτος δείκτης διάθλασης). Ο δείκτης διάθλασης n εξαρτάται από το διηλεκτρικό e και τη μαγνητική διαπερατότητα m... ... Εικονογραφημένο εγκυκλοπαιδικό λεξικό

- (βλ. ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ). Φυσικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό. Μ.: Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια. Αρχισυντάκτης A. M. Prokhorov. 1983... Φυσική εγκυκλοπαίδεια

Δείτε τον δείκτη διάθλασης... Μεγάλη Σοβιετική Εγκυκλοπαίδεια

Ο λόγος της ταχύτητας του φωτός στο κενό προς την ταχύτητα του φωτός σε ένα μέσο (απόλυτος δείκτης διάθλασης). Ο σχετικός δείκτης διάθλασης 2 μέσων είναι ο λόγος της ταχύτητας του φωτός στο μέσο από το οποίο το φως πέφτει στη διεπαφή προς την ταχύτητα του φωτός στο δεύτερο... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

Ας στραφούμε σε μια πιο λεπτομερή εξέταση του δείκτη διάθλασης, τον οποίο εισαγάγαμε στην §81 κατά τη διατύπωση του νόμου της διάθλασης.

Ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται από τις οπτικές ιδιότητες τόσο του μέσου από το οποίο πέφτει η δέσμη όσο και του μέσου στο οποίο διεισδύει. Ο δείκτης διάθλασης που προκύπτει όταν το φως από το κενό πέφτει σε οποιοδήποτε μέσο ονομάζεται απόλυτος δείκτης διάθλασης αυτού του μέσου.

Ρύζι. 184. Σχετικός δείκτης διάθλασης δύο μέσων:

Έστω ο απόλυτος δείκτης διάθλασης του πρώτου μέσου και αυτός του δεύτερου μέσου - . Λαμβάνοντας υπόψη τη διάθλαση στο όριο του πρώτου και του δεύτερου μέσου, βεβαιωνόμαστε ότι ο δείκτης διάθλασης κατά τη μετάβαση από το πρώτο μέσο στο δεύτερο, ο λεγόμενος σχετικός δείκτης διάθλασης, είναι ίσος με την αναλογία απόλυτους δείκτεςδιάθλαση του δεύτερου και του πρώτου μέσου:

(Εικ. 184). Αντίθετα, όταν περνάμε από το δεύτερο μέσο στο πρώτο, έχουμε σχετικό δείκτη διάθλασης

Καθιερώθηκε σύνδεση μεταξύ σχετικός δείκτηςη διάθλαση δύο μέσων και οι απόλυτοι δείκτες διάθλασής τους θα μπορούσαν να προκύψουν θεωρητικά, χωρίς νέα πειράματα, ακριβώς όπως αυτό μπορεί να γίνει για τον νόμο της αναστρεψιμότητας (§82),

Ένα μέσο με υψηλότερο δείκτη διάθλασης ονομάζεται οπτικά πυκνότερο. Συνήθως μετράται ο δείκτης διάθλασης διαφόρων μέσων σε σχέση με τον αέρα. Ο απόλυτος δείκτης διάθλασης του αέρα είναι . Έτσι, ο απόλυτος δείκτης διάθλασης οποιουδήποτε μέσου σχετίζεται με τον δείκτη διάθλασής του σε σχέση με τον αέρα από τον τύπο

Πίνακας 6. Δείκτης διάθλασης διαφόρων ουσιών σε σχέση με τον αέρα

Ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός, δηλαδή από το χρώμα του. Διαφορετικά χρώματα αντιστοιχούν σε διαφορετικούς δείκτες διάθλασης. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται διασπορά, παίζει σημαντικό ρόλο στην οπτική. Με αυτό το φαινόμενο θα ασχοληθούμε επανειλημμένα σε επόμενα κεφάλαια. Τα στοιχεία που δίνονται στον πίνακα. 6, ανατρέξτε στο κίτρινο φως.

Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ο νόμος της ανάκλασης μπορεί να γραφτεί επίσημα με την ίδια μορφή με τον νόμο της διάθλασης. Ας θυμηθούμε ότι συμφωνήσαμε να μετράμε πάντα τις γωνίες από την κάθετη προς την αντίστοιχη ακτίνα. Επομένως, πρέπει να θεωρήσουμε ότι η γωνία πρόσπτωσης και η γωνία ανάκλασης έχουν αντίθετα πρόσημα, δηλ. ο νόμος της ανάκλασης μπορεί να γραφτεί ως

Συγκρίνοντας το (83.4) με το νόμο της διάθλασης, βλέπουμε ότι ο νόμος της ανάκλασης μπορεί να θεωρηθεί ως ειδική περίπτωσηνόμος της διάθλασης στο . Αυτή η τυπική ομοιότητα των νόμων της ανάκλασης και της διάθλασης έχει μεγάλο όφελος στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων.

Στην προηγούμενη παρουσίαση, ο δείκτης διάθλασης είχε την έννοια της σταθεράς του μέσου, ανεξάρτητα από την ένταση του φωτός που διέρχεται από αυτό. Αυτή η ερμηνεία του δείκτη διάθλασης είναι αρκετά φυσική, αλλά στην περίπτωση υψηλών εντάσεων ακτινοβολίας, που μπορεί να επιτευχθεί με σύγχρονα λέιζερ, δεν δικαιολογείται. Οι ιδιότητες του μέσου από το οποίο διέρχεται ισχυρή φωτεινή ακτινοβολία εξαρτώνται σε αυτή την περίπτωση από την έντασή του. Όπως λένε, το περιβάλλον γίνεται μη γραμμικό. Η μη γραμμικότητα του μέσου εκδηλώνεται, ειδικότερα, στο γεγονός ότι ένα φωτεινό κύμα υψηλής έντασης αλλάζει τον δείκτη διάθλασης. Η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από την ένταση της ακτινοβολίας έχει τη μορφή

Εδώ είναι ο συνήθης δείκτης διάθλασης, και είναι ο μη γραμμικός δείκτης διάθλασης, και είναι ο παράγοντας αναλογικότητας. Ο πρόσθετος όρος σε αυτόν τον τύπο μπορεί να είναι είτε θετικός είτε αρνητικός.

Οι σχετικές αλλαγές στον δείκτη διάθλασης είναι σχετικά μικρές. Σε μη γραμμικό δείκτη διάθλασης. Ωστόσο, ακόμη και τέτοιες μικρές αλλαγές στον δείκτη διάθλασης είναι αισθητές: εκδηλώνονται σε ένα ιδιόμορφο φαινόμενο αυτοεστίασης του φωτός.

Ας εξετάσουμε ένα μέσο με θετικό μη γραμμικό δείκτη διάθλασης. Σε αυτή την περίπτωση, περιοχές αυξημένης έντασης φωτός είναι ταυτόχρονα περιοχές αυξημένου δείκτη διάθλασης. Τυπικά, στην πραγματική ακτινοβολία λέιζερ, η κατανομή της έντασης στη διατομή μιας δέσμης ακτίνων είναι ανομοιόμορφη: η ένταση είναι μέγιστη κατά μήκος του άξονα και μειώνεται ομαλά προς τα άκρα της δέσμης, όπως φαίνεται στο Σχήμα. 185 συμπαγείς καμπύλες. Μια παρόμοια κατανομή περιγράφει επίσης τη μεταβολή του δείκτη διάθλασης σε όλη τη διατομή ενός στοιχείου με ένα μη γραμμικό μέσο, ​​κατά μήκος του άξονα του οποίου διαδίδεται ακτίνα λέιζερ. Ο δείκτης διάθλασης, ο οποίος είναι μεγαλύτερος κατά μήκος του άξονα της κυψελίδας, μειώνεται ομαλά προς τα τοιχώματά της (διακεκομμένες καμπύλες στην Εικ. 185).

Μια δέσμη ακτίνων που αφήνει το λέιζερ παράλληλη προς τον άξονα, εισερχόμενη σε ένα μέσο με μεταβλητό δείκτη διάθλασης, εκτρέπεται προς την κατεύθυνση όπου είναι μεγαλύτερο. Επομένως, η αυξημένη ένταση κοντά στην κυψελίδα οδηγεί σε συγκέντρωση ακτίνων φωτός σε αυτή την περιοχή, που φαίνεται σχηματικά σε διατομές και στο Σχ. 185, και αυτό οδηγεί σε περαιτέρω αύξηση. Τελικά, η αποτελεσματική διατομή μιας δέσμης φωτός που διέρχεται από ένα μη γραμμικό μέσο μειώνεται σημαντικά. Το φως διέρχεται από ένα στενό κανάλι με υψηλό δείκτη διάθλασης. Έτσι, η δέσμη λέιζερ των ακτίνων στενεύει και το μη γραμμικό μέσο, ​​υπό την επίδραση της έντονης ακτινοβολίας, λειτουργεί ως συλλεκτικός φακός. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται αυτοσυγκέντρωση. Μπορεί να παρατηρηθεί, για παράδειγμα, σε υγρό νιτροβενζόλιο.

Ρύζι. 185. Κατανομή της έντασης ακτινοβολίας και του δείκτη διάθλασης στη διατομή μιας δέσμης ακτίνων λέιζερ στην είσοδο της κυψελίδας (a), κοντά στο άκρο εισόδου (), στη μέση (), κοντά στο άκρο εξόδου της κυψελίδας ( )

ΔΕΙΚΤΗΣ ΔΙΑΘΛΑΣΗΣ(Δείκτης διάθλασης) - οπτικό. χαρακτηριστικό του περιβάλλοντος που σχετίζεται με διάθλαση φωτόςστη διεπαφή μεταξύ δύο διαφανών οπτικά ομοιογενών και ισότροπων μέσων κατά τη μετάβασή του από το ένα μέσο στο άλλο και λόγω της διαφοράς στις ταχύτητες φάσης διάδοσης του φωτός στα μέσα. Η τιμή του P. p είναι ίση με την αναλογία αυτών των ταχυτήτων. συγγενής

Π. σ. αυτών των περιβαλλόντων. Εάν το φως πέσει στο δεύτερο ή στο πρώτο μέσο από (από πού είναι η ταχύτητα του φωτός Με), μετά τις ποσότητες απόλυτη pp αυτών των μέσων όρων. Στην περίπτωση αυτή, ο νόμος της διάθλασης μπορεί να γραφεί με τη μορφή όπου και είναι οι γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης.

Η τιμή του απόλυτου pp εξαρτάται από τη φύση και τη δομή της ουσίας, της κατάσταση συνάθροισης, θερμοκρασία, πίεση κ.λπ. Σε υψηλές εντάσεις, το PP εξαρτάται από την ένταση του φωτός (βλ. Μη γραμμική οπτική). Σε έναν αριθμό ουσιών, το P. αλλάζει υπό την επίδραση εξωτερικών επιδράσεων. ηλεκτρικός πεδία ( Φαινόμενο Kerr- σε υγρά και αέρια. ηλεκτρο-οπτική Εφέ Pockels- σε κρύσταλλα).

Για ένα δεδομένο μέσο, ​​η ζώνη απορρόφησης εξαρτάται από το μήκος κύματος φωτός l και στην περιοχή των ζωνών απορρόφησης αυτή η εξάρτηση είναι ανώμαλη (βλ. Διασπορά φωτός).Στην ακτινογραφία. περιοχή, το PP για όλα σχεδόν τα μέσα είναι κοντά στο 1, στην ορατή περιοχή για υγρά και στερεά- περίπου 1,5; στην περιοχή IR για έναν αριθμό διαφανών μέσων 4.0 (για Ge).

Λιτ.: Landsberg G.S., Optics, 5η έκδ., Μ., 1976; Sivukhin D.V., Γενική πορεία, 2η έκδ., [τομ. 4] - Optics, M., 1985. V. I. Malyshev,

Μάθημα 25/III-1 Διάδοση του φωτός σε διάφορα μέσα. Διάθλαση φωτός στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων.

Εκμάθηση νέου υλικού.

Μέχρι τώρα, εξετάζαμε τη διάδοση του φωτός σε ένα μέσο, ​​ως συνήθως - στον αέρα. Το φως μπορεί να διαδοθεί σε διάφορα μέσα: μετακινηθείτε από το ένα μέσο στο άλλο. Στα σημεία πρόσπτωσης, οι ακτίνες όχι μόνο αντανακλώνται από την επιφάνεια, αλλά και εν μέρει διέρχονται από αυτήν. Τέτοιες μεταβάσεις προκαλούν πολλά όμορφα και ενδιαφέροντα φαινόμενα.

Η αλλαγή της κατεύθυνσης διάδοσης του φωτός που διέρχεται από τα όρια δύο μέσων ονομάζεται διάθλαση του φωτός.

Μέρος της δέσμης φωτός που προσπίπτει στη διεπαφή μεταξύ δύο διαφανών μέσων ανακλάται και μέρος περνά στο άλλο μέσο. Σε αυτή την περίπτωση, η κατεύθυνση της δέσμης φωτός που έχει περάσει σε άλλο μέσο αλλάζει. Επομένως, το φαινόμενο ονομάζεται διάθλαση και η ακτίνα λέγεται διάθλαση.

1 – προσπίπτουσα δέσμη

2 – ανακλώμενη δέσμη

3 – διαθλασμένη ακτίνα α β

OO 1 – διεπαφή μεταξύ δύο μέσων

MN - κάθετη O O 1

Η γωνία που σχηματίζει η ακτίνα και είναι κάθετη στη διεπιφάνεια μεταξύ δύο μέσων, χαμηλωμένη στο σημείο πρόσπτωσης της ακτίνας, ονομάζεται γωνία διάθλασης γ (γάμα).

Το φως στο κενό ταξιδεύει με ταχύτητα 300.000 km/s. Σε οποιοδήποτε μέσο, ​​η ταχύτητα του φωτός είναι πάντα μικρότερη από ό,τι στο κενό. Επομένως, όταν το φως περνά από το ένα μέσο στο άλλο, η ταχύτητά του μειώνεται και αυτό προκαλεί τη διάθλαση του φωτός. Όσο μικρότερη είναι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο, ​​τόσο μεγαλύτερη είναι η οπτική πυκνότητα αυτού του μέσου. Για παράδειγμα, ο αέρας έχει μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα από το κενό, επειδή η ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι ελαφρώς χαμηλότερη από ό,τι στο κενό. Η οπτική πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη από την οπτική πυκνότητα του αέρα γιατί η ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι μεγαλύτερη από ό,τι στο νερό.

Όσο περισσότερο διαφέρουν οι οπτικές πυκνότητες δύο μέσων, τόσο περισσότερο φως διαθλάται στη διεπαφή τους. Όσο περισσότερο αλλάζει η ταχύτητα του φωτός στη διεπαφή μεταξύ δύο μέσων, τόσο περισσότερο διαθλάται.

Για κάθε διαφανή ουσία υπάρχει ένα τόσο σημαντικό φυσικό χαρακτηριστικό, ως ο δείκτης διάθλασης του φωτός n.Δείχνει πόσες φορές είναι η ταχύτητα του φωτός αυτή την ουσία, λιγότερο από ό,τι στο κενό.

Δείκτης διάθλασης φωτός

Η αναλογία μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης εξαρτάται από την οπτική πυκνότητα κάθε μέσου. Εάν μια ακτίνα φωτός περάσει από ένα μέσο με μικρότερη οπτική πυκνότητα σε ένα μέσο με μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα, τότε η γωνία διάθλασης θα είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης. Εάν μια δέσμη φωτός προέρχεται από ένα μέσο με μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα, τότε η γωνία διάθλασης θα είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης. Εάν μια ακτίνα φωτός περάσει από ένα μέσο με μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα σε ένα μέσο με μικρότερη οπτική πυκνότητα, τότε η γωνία διάθλασης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία πρόσπτωσης.

Δηλαδή, αν n 1 γ; αν n 1 >n 2 τότε α<γ.

Ο νόμος της διάθλασης του φωτός :

Η προσπίπτουσα δέσμη, η διαθλασμένη δέσμη και η κάθετη στη διεπαφή μεταξύ των δύο μέσων στο σημείο πρόσπτωσης της δέσμης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Η σχέση μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης καθορίζεται από τον τύπο.

όπου είναι το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης και είναι το ημίτονο της γωνίας διάθλασης.

Η τιμή των ημιτόνων και των εφαπτομένων για γωνίες 0 – 900

Ο νόμος της διάθλασης του φωτός διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Ολλανδό αστρονόμο και μαθηματικό W. Snelius γύρω στο 1626, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Leiden (1613).

Για τον 16ο αιώνα, η οπτική ήταν μια υπερσύγχρονη επιστήμη Από μια γυάλινη μπάλα γεμάτη με νερό, η οποία χρησιμοποιήθηκε ως φακός, προέκυψε ένας μεγεθυντικός φακός. Και από αυτό επινόησαν ένα τηλεσκόπιο και ένα μικροσκόπιο. Εκείνη την εποχή, η Ολλανδία χρειαζόταν τηλεσκόπια για να δει την ακτή και να ξεφύγει από τους εχθρούς έγκαιρα. Ήταν η οπτική που εξασφάλιζε την επιτυχία και την αξιοπιστία της πλοήγησης. Ως εκ τούτου, στην Ολλανδία, πολλοί επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν για την οπτική. Ο Ολλανδός Skel Van Rooyen (Snelius) παρατήρησε πώς μια λεπτή δέσμη φωτός αντανακλάται στον καθρέφτη. Μέτρησε τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία ανάκλασης και καθόρισε: η γωνία ανάκλασης είναι ίση με τη γωνία πρόσπτωσης. Κατέχει επίσης τους νόμους της αντανάκλασης του φωτός. Συνήγαγε το νόμο της διάθλασης του φωτός.

Ας εξετάσουμε τον νόμο της διάθλασης του φωτός.

Περιέχει το σχετικό δείκτη διάθλασης του δεύτερου μέσου σε σχέση με το πρώτο, στην περίπτωση που το δεύτερο έχει μεγαλύτερη οπτική πυκνότητα. Εάν το φως διαθλάται και διέρχεται από ένα μέσο με μικρότερη οπτική πυκνότητα, τότε α< γ, тогда

Εάν το πρώτο μέσο είναι το κενό, τότε n 1 =1 τότε .

Αυτός ο δείκτης ονομάζεται απόλυτος δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου:

όπου είναι η ταχύτητα του φωτός στο κενό, η ταχύτητα του φωτός σε ένα δεδομένο μέσο.

Συνέπεια της διάθλασης του φωτός στην ατμόσφαιρα της Γης είναι το γεγονός ότι βλέπουμε τον Ήλιο και τα αστέρια λίγο ψηλότερα από την πραγματική τους θέση. Η διάθλαση του φωτός μπορεί να εξηγήσει την εμφάνιση αντικατοπτρισμών, ουράνιων τόξων... το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός είναι η βάση της αρχής λειτουργίας των αριθμητικών οπτικών συσκευών: μικροσκόπιο, τηλεσκόπιο, κάμερα.