折射率

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[絕對折射率]

折射率

光從真空射入介質發生折射時,入射角i的正弦值與折射角r正弦值的比值(Sin i/Sin r)n叫做介質的“絕對折射率”,簡稱“折射率”。它表示光在介質中傳播時,介質對光的一種特征?! ?

折射率公式

絕對折射率

n=sin i/sin r

設光在某種媒質中的速度為v,由于真空中的光速為c,所以這種媒質的絕對折射率公式

n=c/v

由于光在真空中傳播的速度最大,故其它媒質的折射率都大于1。同一媒質對不同波長的光,具有不同的折射率;在對可見光為透明的媒質內,折射率常隨波長的減小而增大,即紅光的折射率最小,紫光的折射率最大。通常所說某物體的折射率數值多少(例如水為1.33,水晶為1.55,金剛石為2.42,玻璃按成分不同而為1.5~1.9),是指對鈉黃光(波長5893×10^-10米)而言?! ?

相對折射率

光從介質1射入介質2發生折射時,入射角θ1與折射角θ2的正弦之比n21叫做介質2相對介質1的折射率,即“相對折射率”。因此,“絕對折射率”可以看作介質相對真空的折射率。它是表示在兩種(各向同性)介質中光速比值的物理量。

相對折射率公式:n21=sinθ1/sinθ2=n2/n1=v1/v2

臨界角測量法

光學介質的一個基本參量。即光在真空中的速度c與在介質中的相速v之比

真空的折射率等于1,兩種介質的折射率之比稱為相對折射率。例如,第一介質的折射率為n1,第二介質的折射率為n2,則n21=n2/n1稱為第二介質對第一介質的相對折射率。某介質的折射率也是該介質對真空的相對折射率。于是折射定律可寫成如下形式

n1sinθi=n2sinθt  

影響折射率的因素

兩種介質進行比較時,折射率較大的稱光密介質,折射率較小的稱光疏介質。

阿貝折射儀

折射率與介質的電磁性質密切相關。根據電磁理論,,εr和μr分別為介質的相對電容率和相對磁導率。折射率還與波長有關,稱色散現象。手冊中提供的折射率數據是對某一特定波長而言的(通常是對鈉黃光,波長為5893埃)。氣體折射率還與溫度和壓強有關??諝庹凵渎蕦Ω鞣N波長的光都非常接近于1,例如空氣在20℃,760毫米汞高時的折射率為1.00027。在工程光學中常把空氣折射率當作1,而其他介質的折射率就是對空氣的相對折射率?! ?

實驗測定

介質的折射率通常由實驗測定,有多種測量方法。對固體介質,常用最小偏向角法或自準直法;液體介質常用臨界角法(阿貝折射儀);氣體介質則用精密度更高的干涉法(瑞利干涉儀)?! ?

折射率列表

材質顏色 折射率列表 金屬 顏色/RGB 漫射 鏡面 反射 凹凸%

鋁箔

鋁箔 180,180,180/ 32 / 90 / 65 / 8

鋁箔(純) 180,180,180/ 50 /45 / 35 / 15

鋁 220,223,227/ 35 / 25 / 40 / 15

磨亮的鋁 220,223,227/ 35 / 65 / 50 / 12

黃銅 191,173,111/ 40 / 40 / 40 / 20

磨亮的黃銅 194,173,111/ 40 / 65 / 50 / 10

鍍鉻合金 150,150,150/ 40 / 40 / 25 / 35

鍍鉻合金2 220,230,240/ 25 / 30 / 50 / 20

鍍鉻鋁 220,230,240/ 15 / 60 / 70 / 10

鍍鉻塑膠 220,230,240/ 15 / 60 / 85 / 10

鍍鉻鋼 220,230,240/ 15 / 60 / 40 / 5

純鉻 220,230,240/ 15 / 60 / 65 / 5

銅 186,110,64/ 45 / 40 / 65 / 10

18K金 234,199,135/ 45 / 40 / 45 / 10

24K金 218,178,115/ 35 / 40 / 65 / 10

未精煉的金255,180,66/ 35 / 40 / 15 / 25

黃金 242,192,86/ 45 / 40 / 25 / 10

石墨 87,33,77/ 42 / 90 / 15 / 10

鐵 118,119,120/ 35/ 50 / 25 / 20

鉛錫銻合金 250,250,250/ 30 / 40 / 15 / 10

銀 233,233,216/ 15 / 90 / 45 / 15

鈉 250,250,250/ 50 / 90 / 25 / 10

廢白鐵罐 229,223,206/ 30 / 40 / 45/ 30

不銹鋼 128,128,126/ 40 / 50 / 35 / 20

磨亮的不銹鋼220,220,220/ 35 / 50 / 25 / 35

錫 220,223,227/ 50 / 90 / 35 / 20

材質 顏色/RGB 漫射 鏡面 反射 凹凸%

凈化瓶 27,108,131 /90 /60 /5 / 20

泡沫橡膠 54,53,53 /95 /30 /3 / 90

合成材料 20,20,20 /80 /30 /5 / 20

合成材料(粗糙)25,25,25 /60 /40 /5 / 20

合成材料(光滑)38,38,38 /60 /30 /10 / 10

合成材料(純) 25,25,25 /92 /40 /15 / 30

橡膠 20,20,20 /80 /30 /5 / 10

塑料(60&透明) 63,108,86 /90 /90 /35 / 10

塑料(高光澤) 20,20,20 /70 /90 /15 / 5

塑料(硬而亮) 20,20,20 /80 /80 /10 / 15

塑料(糖衣) 200,10,10 /80 /30 /5 / 10

塑料(巧克力色)67,40,18 /90 /30 /5 / 15

橡膠 30,30,30 /30 /20 /0 / 50

橡膠紐扣 150,150,150/60 /20 /0 / 30

乙烯樹脂 45,45,45 /60 /40 /15 / 30

光源 K

燭焰 1500

家用白織燈 2500-3000

60瓦充氣鎢絲燈 2800

100瓦鎢絲燈 2950

1000瓦鎢絲燈 3000

500瓦透影燈 2865

500瓦鎢絲燈 3175

琥伯閃光信號燈 3200

R32反射鏡泛光燈 3200

鋯制的濃狐光燈 3200

1,2,4號泛光燈 3400

反射鏡泛光燈 3400

暖色白熒光燈 3500

冷色白熒光燈 4500

白晝的泛光燈 4800

白焰碳弧燈 5000

M2B閃光信號燈 5100

正午的日光 5400

夏季的直射日光 5800

10點至15點的直射日光 6000

白晝的熒光燈 6500

正午晴空的日光 6500

陰天的光線 6800-7000

來自灰蒙天空的光線 7500-8400

來自晴朗藍天的光線 10000-20000

在水域上空的晴朗藍天 20000-27000

材質 折射率

真空 1.0000

玻璃

空氣 1.0003

液態二氧化碳 1.2000

冰 1.3090

水 1.3333

丙酮 1.3600

乙醇 1.3600

糖溶液(30%) 1.3800

酒精 1.3900

螢石 1.4340

融化的石英 1.4600

光攝入寶石后有2-3個折射率

Calspar2 1.4860

糖溶液(80%) 1.4900

玻璃 1.5000

玻璃,鋅冠 1.5170

玻璃,冠 1.5200

氯化鈉 1.5300

氯化鈉(食鹽)1 1.5440

聚苯乙烯 1.5500

石英2 1.5530

氯化鈉

綠寶石 1.5700

輕火石玻璃 1.5750

青金石,雜青金石 1.6100

黃玉 1.6100

二硫化碳 1.6300

石英1 1.6440

氯化鈉(食鹽)2 1.6440

重火石玻璃 1.6500

鉆石

Calspar2 1.6600

二碘甲烷 1.7400

紅寶石 1.7700

藍寶石 1.7700

超重火石玻璃 1.8900

水晶 2.0000

鉆石 2.4170

氧化鉻

2.7050

非晶質硒 2.2920

晶體 3.3400

巧克力 15. 5. 0 88. 29. 0 255.223.220 70 40

紅塑料 48. 0. 0 255. 0. 0 255.255.255 100 68  

全反射

[全反射]光由相對光密介質射向相對光疏介質.且入射角大于臨界角.即可發生全反射.

玻璃磚對光的全反射

[臨界角(C)]使折射角等于90度的入射角.

[公式]n1/n2=sin90°/sinC

因為空氣的折射率n=1,所以由某介質向空氣入射則簡化為1/n=sinC.  

光色散

對于不同的波長,介質的折射率n(λ)也不同,這叫做光色散。折射率與波長或者頻率的關系稱為光的色散關系。常用的折射率有:

nd是介質在方和菲光譜d(氦黃線587.56納米)的折射率。

nF是介質在方和菲光譜F(氫藍線486.1納米)的折射率。

nC是介質在方和菲光譜C(氫紅線656.3納米)的折射率。

ne是介質在方和菲光譜e(汞綠線546.07納米)的折射率。