折射率

发表评论 / 经过乔纳森·雷诺兹 / 6月 17, 2023

本文解释了物理学中折射率的含义。因此，您将找到折射率的定义、如何计算折射率，以及包含不同材料的折射率值的表格。

什么是折射率？

介质的折射率是一个系数，表示光（或其他波）的速度相对于介质中的真空降低了多少。折射率还用于确定光路从一种介质传递到另一种介质时偏转或折射的程度。

同样，折射率使我们能够计算波进入不同介质时波长的变化，因为波传播的介质的特性不仅影响其速度，还影响其大气。

然而，波的频率不会因其传播的介质而改变。因此，折射率决定波的速度和长度，但不决定其频率。

折射率公式

折射率定义为真空中的光速 (c = 3.10 ⁸ m/s) 与介质中的光速 (v) 之间的商。因此，要计算折射率，必须将真空中的光速除以介质中的光速（n=c/v）。

因此，计算折射率的公式如下：

$n=\cfrac{c}{v}$

金子：

$n$

是介质的折射率。
$c$

是真空中的光速(3·10 ⁸ m/s)。
$v$

是计算折射率的介质中的光速。

类似地，介质的折射率也可以通过计算材料的相对介电常数和相对电磁导磁率之间的乘积的平方根来确定：

$n=\sqrt{\epsilon_r\cdot \mu_r}$

金子：

$n$

是介质的折射率。
$\epsilon_r$

是材料的相对介电常数。
$\mu_r$

相对电磁导率。

折射率值表

在下表中您可以看到不同介质的折射率值：

材料	折射率
空的	1
空气（0 ℃ 和 1 bar）	1 0002926
甲醇（20℃）	1,329
水	1.3330
乙醛	1.35
糖溶液（30%）	1.38
1-丁醇 (20 ℃)	1,399
庚醇 (25°C)	1,423
玻璃	1.45
甘油	1,473
苯（20℃）	1,501 人
糖溶液（80%）	1.52
石英	1,544
氯化钠	1,544
二硫化碳	1.6295
钻石	2.42

折射率和斯涅耳定律

斯涅尔定律是一种物理定律，它将两种不同介质的折射率与入射角和折射角联系起来。因此，斯涅尔定律用于计算光穿过分隔两种不同折射率介质的表面时的折射角。

斯涅耳定律的公式为：

$n_1\cdot \text{sin}(\theta_1)=n_2\cdot \text{sin}(\theta_2)$

金子：

$n_1$

是光照射到的介质的折射率。
$\theta_1$

是光线与光线照射到的介质法线形成的角度。
$n_2$

是光在其中折射的介质的折射率。
$\theta_2$

是光线与折射光线的介质法线形成的角度。

斯涅尔定律，折射率

➤参见：斯涅耳定律

折射率和全内反射

在物理学中，临界角（或极限角）是通过计算光线落入介质的折射率与折射介质的折射率之间的商的正弦倒数而获得的角度。 .光线

因此，临界角的计算公式如下：

$\text{sin}(\theta_c)=\cfrac{n_2}{n_1}$

$\displaystyle \theta_c=\text{arcsen}\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$

金子：

$\theta_c$

是临界角。
$n_1$

是光落入介质的折射率。
$n_2$

是光在其中折射的介质的折射率。

因此，当入射角θ ₁大于临界角时，光线在其所照射的介质内完全反射。换句话说，如果入射角θ ₁大于临界角，则光不会折射而是反射，因此，它不会进入其他介质，而是保留在相同的环境内。

全内反射

这种物理现象称为全内反射，当光线的入射角大于临界角时就会发生，可以用以下公式计算：

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