折射率

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某種的介質的折射率n 亦等於光在真空中的速度c 跟光在介質中的相速度v 之比:

n=\frac{c}{v}

比如水的折射率是1.33,表示光在真空中的傳播速度是在水中傳播速度的1.33倍。

歷史上,折射率最早出現在折射定律中, n1sinθ1= n2sinθ2, 其中,θ1θ2分別是光在介質界面上的入射角和折射角,兩種介質的折射率分別是n1n2

水波的相對折射率[編輯]

水波的相對折射率為水波由A水區進入不同深度的B水區時,水波入射角i折射角r正弦的比值,稱為「A水區進入B水區的相對折射率n_{AB}」或「B水區對A水區的相對折射率n_{AB}」。

n_{AB} = \frac{\sin i}{\sin r}

斯涅爾定律的特殊情況[編輯]

真空進入某種介質發生折射時,入射角i的正弦跟折射角r的正弦之比等於這種介質的折射率n

 \frac{\sin i}{\sin r}=n


介質的折射率[編輯]

一些物質的折射率
物質 波長λ/nm 折射率n 參考
真空 1 (基準)
空氣標準大氣壓0°C) 1.000277
氣體(標準大氣壓0°C)
空氣 589.29 1.000293 [1]
氦氣 589.29 1.000036 [1]
氫氣 589.29 1.000132 [1]
二氧化碳 589.29 1.00045 [2]

[3] [4]

液體(20°C)
589.29 1.501 [1]
二硫化碳 589.29 1.628 [1]
四氯化碳 589.29 1.461 [1]
酒精(乙醇) 589.29 1.361 [1]
矽油 1.52045 [5]
589.29 1.3330 [1]
三硫化二砷二碘甲烷中的 1.9 [6]
固體(室溫)
二氧化鈦(金紅石) 589.29 2.496 [7]
金剛石(鑽石) 589.29 2.417 [1]
鈦酸鍶 589.29 2.41
琥珀 589.29 1.55 [1]
石英 589.29 1.458 [1]
氯化鈉 589.29 1.50 [1]
其他物質
1.31
人眼角膜 1.3375
人眼晶體 1.386 - 1.406
丙酮 1.36
乙醇 1.36
甘油 1.4729
1.661
特氟隆 1.35 - 1.38
特氟隆AF 1.315 [8]
Cytop 1.34 [9]
Sylgard 184 1.43
亞克力玻璃 1.490 - 1.492
聚碳酸酯 1.584 - 1.586
聚甲基丙烯酸甲酯 1.4893 - 1.4899
PETg 1.57
聚酯 1.5750
冕牌玻璃(純淨) 1.50 - 1.54
燧石玻璃(純淨) 1.60 - 1.62
冕牌玻璃(摻雜) 1.485 - 1.755
燧石玻璃(摻雜) 1.523 - 1.925
高硼矽 1.470 [10]
冰晶石 1.338
岩鹽 1.516
藍寶石 1.762–1.778
氧化鋯 2.15 - 2.18
鈮酸鉀 2.28
鑽石 2.417
碳矽石 2.65 - 2.69
硃砂硫化汞 3.02
磷化鎵 3.5
砷化鎵 3.927
氧化鋅 390 2.4
590 3.96 [11]
4.00

折射率是波長的函數[編輯]

對於不同的波長,介質的折射率nλ)也不同,這叫做光色散。折射率與波長或者頻率的關係稱為光的色散關係。常用的折射率有:

柯西公式[編輯]

n=A+\frac{B}{\lambda}+\frac{C}{\lambda^2}[12]

康拉迪公式[編輯]

n=A+\frac{B}{\lambda}+\frac{C}{\lambda^{3.5}}[13]

Herzberger公式[編輯]

n=A+B*\lambda^2+\frac{C}{\lambda^2-\delta^2}+\frac{C}{(\lambda^2-\delta^2)^2}[14]

肖特玻璃廠公式[編輯]

n=A+\frac{B}{\lambda}+\frac{C}{\lambda^2}+\frac{D}{\lambda^4}+\frac{E}{\lambda^6}+\frac{F}{\lambda^8}[15]

Sellmeier公式[編輯]

N^2-1=\frac{A*\lambda^2}{\lambda^2-D}+\frac{B*\lambda^2}{\lambda^2-E}+\frac{C*\lambda^2}{\lambda^2-F}[16]

不透明物體的折射率[編輯]

另外不透明的物體的折射率也是可以測量的,在圖形學中,可以使用不同的折射率來渲染金屬或者塑料這樣的不同的反射效果。

參見[編輯]

參考資料[編輯]

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 Optics, Fourth Edition. Pearson Higher Education. 18 March 2003. ISBN 9780321188786. 
  2. ^ Introduction to Geometrical and Physical Optics. McGraw-Hill Book Company, INC. 1953. 
  3. ^ Handbook of Chemistry and Physics. Chemical Rubber Publishing Co. 1957. 
  4. ^ Introduction to Optics, Third Edition. Pearson Prentice Hall. 2007. 221. ISBN 0-13-149933-5. 
  5. ^ Silicon and Oil Refractive Index Standards
  6. ^ Meyrowitz, R, A compilation and classification of immersion media of high index of refraction, American Mineralogist 40: 398 (1955)
  7. ^ RefractiveIndex.INFO - Refractive index and related constants
  8. ^ Teflon AF. [2010-10-14]. 
  9. ^ Cytop. [2010-10-14]. 
  10. ^ University of Liverpool. Absolute Refractive Index. [2007-10-18]. 
  11. ^ Optical Properties of Silicon. [2009-05-31]. 
  12. ^ Rudolf Kingslake, Lens Design Fundamentals,p12, Academic Press 1978
  13. ^ A.E.Conrady Applied Optics and Optical Design, part II,p659, Dover
  14. ^ Rudolf Kingslake, Lens Design Fundamentals,p14, Academic Press 1978
  15. ^ Rudolf Kingslake, Lens Design Fundamentals,p14, Academic Press 1978
  16. ^ Milton Laikin Lens Design p9 2006 CRC Press 978-0849382789

外部鏈結[編輯]