▷ Brekingsindex

In dit artikel wordt uitgelegd wat de brekingsindex in de natuurkunde is. Zo vind je de definitie van de brekingsindex, hoe je de brekingsindex berekent en daarnaast een tabel met de waarden van de brekingsindexen van de verschillende materialen.

Wat is brekingsindex?

De brekingsindex van een medium is een coëfficiënt die aangeeft hoeveel de snelheid van het licht (of andere golven) wordt verminderd ten opzichte van het vacuüm in het medium. De brekingsindex wordt ook gebruikt om de mate te bepalen waarin het lichtpad wordt afgebogen of gebroken wanneer het van het ene medium naar het andere gaat.

Op dezelfde manier stelt de brekingsindex ons in staat de verandering in golflengte te berekenen wanneer een golf een ander medium binnengaat, omdat de kenmerken van het medium waardoor een golf zich voortplant niet alleen de snelheid ervan beïnvloeden, maar ook de atmosfeer.

De frequentie van een golf wordt echter niet veranderd door het medium waarin deze zich voortplant. De brekingsindex bepaalt dus de snelheid en lengte van de golf, maar niet de frequentie ervan.

Brekingsindexformule

De brekingsindex wordt gedefinieerd als het quotiënt tussen de lichtsnelheid in een vacuüm (c = 3,10 ⁸ m/s) en de lichtsnelheid in het medium (v). Om de brekingsindex te berekenen, moet je daarom de lichtsnelheid in een vacuüm delen door de lichtsnelheid in het medium (n=c/v).

De formule voor het berekenen van de brekingsindex is daarom als volgt:

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

Goud:

$n$

is de brekingsindex van het medium.
$c$

is de snelheid van het licht in een vacuüm (3,10 ⁸ m/s).
$v$

is de lichtsnelheid in het medium waarin de brekingsindex wordt berekend.

Op dezelfde manier kan de brekingsindex van een medium ook worden bepaald door de vierkantswortel van het product te berekenen tussen de relatieve permittiviteit van het materiaal en de relatieve elektromagnetische permeabiliteit:

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

Goud:

$n$

is de brekingsindex van het medium.
$\epsilon_r$

is de relatieve diëlektrische constante van het materiaal.
$\mu_r$

relatieve elektromagnetische permeabiliteit.

Tabel met brekingsindexwaarden

In de volgende tabel kunt u de brekingsindexwaarden van verschillende media zien:

Materiaal	Brekingsindex
Leeg	1
Lucht (0 ºC en 1 bar)	1 0002926
Methanol (20ºC)	1.329
Water	1,3330
Aceetaldehyde	1.35
Suikeroplossing (30%)	1,38
1-butanol (20ºC)	1.399
Heptanol (25ºC)	1.423
Glas	1.45
glycerine	1.473
Benzeen (20ºC)	1.501
Suikeroplossing (80%)	1,52
Kwarts	1.544
Natriumchloride	1.544
Koolstofdisulfide	1,6295
diamant	2.42

De brekingsindex en de wet van Snell

De wet van Snell is een natuurkundige wet die de brekingsindex van twee verschillende media relateert aan de invalshoek en de brekingshoek. De wet van Snell wordt dus gebruikt om de brekingshoek van licht te berekenen bij het passeren van een oppervlak dat twee media met een verschillende brekingsindex scheidt.

De formule voor de wet van Snellius is:

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

Goud:

$n_1$

is de brekingsindex van het medium waarop licht valt.
$\theta_1$

is de hoek gevormd door de lichtstraal met de normaal van het medium waarop het licht valt.
$n_2$

is de brekingsindex van het medium waarin licht wordt gebroken.
$\theta_2$

is de hoek gevormd door de lichtstraal met de normaal van het medium waarin het licht wordt gebroken.

➤ Zie: de wet van Snell

Brekingsindex en totale interne reflectie

In de natuurkunde is de kritische hoek (of grenshoek) de hoek die wordt verkregen door het berekenen van het omgekeerde van de sinus van het quotiënt tussen de brekingsindex van het medium waarin de lichtstraal valt en de brekingsindex van het medium waarin deze wordt gebroken. . .de lichtstraal

De formule voor de kritische hoek is dus als volgt:

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

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

Goud:

$\theta_c$

is de kritische hoek.
$n_1$

is de brekingsindex van het medium waarin licht valt.
$n_2$

is de brekingsindex van het medium waarin licht wordt gebroken.

Wanneer de invalshoek _θ1 groter is dan de kritische hoek, wordt de lichtstraal dus volledig gereflecteerd in het medium waarop hij valt. Met andere woorden, als de invalshoek _θ1 groter is dan de kritische hoek, wordt het licht niet gebroken maar eerder gereflecteerd en blijft het daarom, in plaats van in het andere medium terecht te komen, in dezelfde omgeving.

Dit natuurkundige fenomeen wordt totale interne reflectie genoemd en treedt op wanneer de invalshoek van de lichtstraal groter is dan de kritische hoek, waarmee je kunt berekenen

Wat is brekingsindex?

Brekingsindexformule

Tabel met brekingsindexwaarden

De brekingsindex en de wet van Snell

Brekingsindex en totale interne reflectie

Leave a Comment Cancel Reply