굴절률

코멘트를 남겨주세요 / 에 의해 조나단 레이놀즈 / 6월 17, 2023

이 기사에서는 물리학에서 굴절률이 무엇인지 설명합니다. 따라서 굴절률의 정의, 굴절률 계산 방법, 그리고 다양한 재료의 굴절률 값이 포함된 표를 확인할 수 있습니다.

굴절률이란 무엇입니까?

매질의 굴절률은 매질의 진공에 비해 빛(또는 다른 파동)의 속도가 얼마나 감소하는지를 나타내는 계수입니다. 굴절률은 빛이 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 빛의 경로가 편향되거나 굴절되는 정도를 결정하는 데에도 사용됩니다.

마찬가지로 굴절률을 사용하면 파동이 다른 매질에 들어갈 때 파장의 변화를 계산할 수 있습니다. 파동이 전파되는 매질의 특성이 속도뿐만 아니라 대기에도 영향을 미치기 때문입니다.

그러나 파동의 주파수는 파동이 전파되는 매체에 의해 변경되지 않습니다. 따라서 굴절률은 파동의 속도와 길이를 결정하지만 주파수는 결정하지 않습니다.

굴절률 공식

굴절률은 진공에서의 빛의 속도(c = 3.10 ⁸ m/s)와 매질에서의 빛의 속도(v) 사이의 몫으로 정의됩니다. 따라서 굴절률을 계산하려면 진공에서의 빛의 속도를 매질에서의 빛의 속도로 나누어야 합니다(n=c/v).

따라서 굴절률을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

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

금:

$n$

매체의 굴절률입니다.
$c$

진공에서의 빛의 속도(3·10 ⁸ m/s)입니다.
$v$

굴절률이 계산되는 매질에서의 빛의 속도입니다.

마찬가지로, 매체의 굴절률은 물질의 상대 유전율과 상대 전자기 투자율 간의 곱의 제곱근을 계산하여 결정할 수도 있습니다.

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

금:

$n$

매체의 굴절률입니다.
$\epsilon_r$

물질의 비유전율이다.
$\mu_r$

상대 전자기 투자율.

굴절률 값 표

다음 표에서 다양한 매체의 굴절률 값을 볼 수 있습니다.

재료	굴절률
비어 있는	1
공기(0°C 및 1bar)	1 0002926
메탄올(20°C)	1,329
물	1.3330
아세트알데히드	1.35
설탕용액(30%)	1.38
1-부탄올(20°C)	1,399
헵탄올(25°C)	1,423
유리	1.45
글리세린	1,473
벤젠(20°C)	1,501
설탕용액(80%)	1.52
석영	1,544
염화나트륨	1,544
이황화탄소	1.6295
다이아몬드	2.42

굴절률과 스넬의 법칙

스넬의 법칙은 서로 다른 두 매질의 굴절률을 입사각과 굴절각과 연관시키는 물리 법칙입니다. 따라서 스넬의 법칙은 굴절률이 다른 두 매체를 분리하는 표면을 교차할 때 빛의 굴절 각도를 계산하는 데 사용됩니다.

스넬의 법칙의 공식은 다음과 같습니다.

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

금:

$n_1$

빛이 떨어지는 매체의 굴절률입니다.
$\theta_1$

빛이 떨어지는 매질의 법선과 광선이 이루는 각도입니다.
$n_2$

빛이 굴절되는 매질의 굴절률입니다.
$\theta_2$

는 빛이 굴절되는 매질의 법선과 광선이 이루는 각도입니다.

스넬의 법칙, 굴절률

➤ 참조: 스넬의 법칙

굴절률 및 내부 전반사

물리학에서 임계각(또는 제한 각도)은 광선이 떨어지는 매질의 굴절률과 굴절되는 매질의 굴절률 사이의 몫의 사인의 역수를 계산하여 얻은 각도입니다. . .빛의 광선

따라서 임계각의 공식은 다음과 같습니다.

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

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

금:

$\theta_c$

임계각이다.
$n_1$

빛이 떨어지는 매체의 굴절률입니다.
$n_2$

빛이 굴절되는 매질의 굴절률입니다.

따라서 입사각 θ ₁ 이 임계각보다 크면 광선은 부딪치는 매질 내부에서 완전히 반사됩니다. 즉, 입사각 θ ₁ 이 임계각보다 크면 빛은 굴절되지 않고 오히려 반사되어 다른 매질로 전달되지 않고 동일한 환경 내에 유지됩니다.

내부 전반사

이러한 물리적 현상을 내부 전반사 라고 하며 광선의 입사각이 임계각보다 클 때 발생합니다. 임계각은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

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