折射率
某种介质的折射率 n 等于「光在真空中的速度(c)」跟「光在介质中的相速度(v)」之比,即:
- n=cv{displaystyle n={frac {c}{v}}}
比如水的折射率是1.33,表示光在真空中的传播速度是在水中传播速度的1.33倍。
历史上,折射率最早出现在折射定律(斯涅爾定律)中,n1sinθ1=n2sinθ2{displaystyle n_{1}sin theta _{1}=n_{2}sin theta _{2}}。其中,θ1{displaystyle theta _{1}}与θ2{displaystyle theta _{2}}分别是光在介质界面上的入射角和折射角,两种介质的折射率分别是n1{displaystyle n_{1}}与n2{displaystyle n_{2}}。
目录
1 水波的相對折射率
2 雙折射率
3 介質的折射率
4 折射率是波长的函数
4.1 柯西公式
4.2 康拉迪公式
4.3 Herzberger公式
4.4 肖特玻璃厂公式
4.5 Sellmeier公式
5 不透明物体的折射率
6 複數折射率
7 参见
8 参考资料
9 外部連結
水波的相對折射率
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和折射角r的正弦的比值,稱為「A水區進入B水區的相對折射率nAB{displaystyle n_{AB}}」或「B水區對A水區的相對折射率nBA{displaystyle n_{BA}}」。
nAB=sinisinr{displaystyle n_{AB}={frac {sin i}{sin r}}};sinisinr=n{displaystyle {frac {sin i}{sin r}}=n}
雙折射率
雙折射材料的折射率,取決於光的偏振和傳播方向。
介質的折射率
物質 | 波长λ/nm | 折射率n | 參考 |
---|---|---|---|
真空 | 1 (基準) | ||
空气(標準大氣壓0°C) | 1.000277 | ||
氣體(標準大氣壓0°C) | |||
空气 | 589.29 | 1.000293 | [1] |
氦气 | 589.29 | 1.000036 | [1] |
氢气 | 589.29 | 1.000132 | [1] |
二氧化碳 | 589.29 | 1.00045 | [2] [3][4] |
液體(20°C) | |||
苯 | 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] |
硅油 | 1.52045 | [5] | |
水 | 589.29 | 1.3330 | [1] |
三硫化二砷和二碘甲烷中的硫 | 1.9 | [6] | |
固體(室溫) | |||
二氧化钛(金红石) | 589.29 | 2.496 | [7] |
金刚石(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 | |||
冰 | 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 | ||
溴 | 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(纯净) | 1.50 - 1.54 | ||
燧石玻璃(纯净) | 1.60 - 1.62 | ||
冕牌玻璃(掺杂) | 1.485 - 1.755 | ||
燧石玻璃(掺杂) | 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 | ||
磷化镓 | 3.5 | ||
砷化镓 | 3.927 | ||
氧化鋅 | 390 | 2.4 | |
硅 | 590 | 3.96 | [11] |
鍺 | 4.00 |
折射率是波长的函数
在相同介質中,不同的波长的光,因為行進速度不同,造成在折射過程中偏折角度不同,其折射率n(λ)也不同,这叫做光色散。折射率与波长或者频率的关系称为光的色散关系。常用的折射率有:
nd是介质在夫朗和斐谱线d(氦黄线587.56纳米)的折射率。
nF是介质在夫朗和斐谱线F(氢蓝线486.1纳米)的折射率。
nC是介质在夫朗和斐谱线C(氢红线656.3纳米)的折射率。
ne是介质在夫朗和斐谱线e(汞绿线546.07纳米)的折射率。
柯西公式
n=A+Bλ2+Cλ4{displaystyle n=A+{frac {B}{lambda ^{2}}}+{frac {C}{lambda ^{4}}}}[12]
康拉迪公式
n=A+Bλ+Cλ3.5{displaystyle n=A+{frac {B}{lambda }}+{frac {C}{lambda ^{3.5}}}}[13]
Herzberger公式
n=A+B∗λ2+Cλ2−δ2+C(λ2−δ2)2{displaystyle n=A+B*lambda ^{2}+{frac {C}{lambda ^{2}-delta ^{2}}}+{frac {C}{(lambda ^{2}-delta ^{2})^{2}}}}[14]
肖特玻璃厂公式
n=A+Bλ+Cλ2+Dλ4+Eλ6+Fλ8{displaystyle 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
N2−1=A∗λ2λ2−D+B∗λ2λ2−E+C∗λ2λ2−F{displaystyle 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]
不透明物体的折射率
另外不透明的物体的折射率也是可以测量的,在图形学中,可以使用不同的折射率来渲染金属或者塑料这样的不同的反射效果。
複數折射率
n~=n+iκ{displaystyle {tilde {n}}=n+ikappa }
複折射率的实部即通常的折射率,而虚部称为消光系数(extinction coefficient),表示材料對傳播通過電磁波的衰減量。
参见
- 光的色散
- 阿贝数
参考资料
^ 1.001.011.021.031.041.051.061.071.081.091.101.11 Optics, Fourth Edition. Pearson Higher Education. 18 March 2003. ISBN 9780321188786. 引文使用过时参数coauthors (帮助); Authors list列表中的|first1=
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^ Silicon and Oil Refractive Index Standards 互联网档案馆的存檔,存档日期2010-08-29.
^ Meyrowitz, R, A compilation and classification of immersion media of high index of refraction, American Mineralogist 40: 398 (1955)
^ RefractiveIndex.INFO - Refractive index and related constants
^ Teflon AF. [2010-10-14].
^ Cytop. [2010-10-14]. (原始内容存档于2010-08-24).
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^ Optical Properties of Silicon. [2009-05-31]. (原始内容存档于2009-06-05).
^ Rudolf Kingslake, Lens Design Fundamentals,p12, Academic Press 1978
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^ Rudolf Kingslake, Lens Design Fundamentals,p14, Academic Press 1978
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^ Milton Laikin Lens Design p9 2006 CRC Press 978-0849382789
外部連結
Filmetrics (美商菲乐)在线数据库免费折射率和消光系数资料数据库