Brytningsindex

Från Wikipedia
(Omdirigerad från Refraktionsindex)
Hoppa till: navigering, sök
Snells lag beskriver ljusbrytning: n1 sin Θ1 = n2 sin Θ2.

Brytningsindex, även kallat refraktionsindex, är en materialegenskap som beskriver utbredningen av elektromagnetiska vågrörelser i ett ämne.

När en våg går snett från ett medium till ett annat med olika brytningsindex medför hastighetsändringen en ändring av utbredningsriktningen, där vinkeln bestäms av skillnaden mellan brytningsindex i medierna. Ändringen i brytningsindex kan vara språngartad, till exempel gränsytan mellan vattnet i en sjö och luften. Men det finns också fall där brytningsindex ändrar sig kontinuerligt, till exempel inom en luftmassa, där temperatur och tryck ändras långsamt utefter vågens utbredning.

Definition:

n =\frac{c}{v}=\sqrt{\epsilon_r\mu_r}

där n  är brytningsindex, c  ljushastigheten i vakuum och v  utbredningshastigheten i det aktuella ämnet, εr är relativa permittiviteten och μr relativa permeabiliteten.

Frekvensberoende[redigera | redigera wikitext]

Brytningsindex är frekvensberoende (dispersion). Om inget annat sägs, avses gult natriumljus (Fraunhoferska dubbellinjen D, 589 nm) samt normal temperatur (20 °C) och tryck (1033 hPa) (NTP).

För en metall, där relativa permeabiliteten är ungefär 1, är brytningindex för små vinkelfrekvenser ω ungefär lika med

n=\sqrt{\epsilon_r}=\sqrt{1-\frac{\omega_{p}^2}{\omega^2}}\equiv\sqrt{1-\frac{ne^2}{\epsilon_0 m \omega^2}}

där ωp är plasmonfrekvensen, n är elektrontätheten, e elektronens laddning, m dess massa och ε0 permittiviteten i vakuum.[1]

Tillämpningar[redigera | redigera wikitext]

Några praktiska exempel där brytningsindex spelar in:

  • Refraktion: ett sugrör i ett dricksglas med vatten synes vara knäckt vid vätskeytan, trots att sugröret bevisligen är alldeles rakt. Orsaken är att vatten har annat brytningsindex än luft.
  • Uppkomsten av s.k. radaränglar, liknande mekanism som vid hägringar vid synligt ljus, fast i detta fall med radiovågor.

Brytningsindex för några material[redigera | redigera wikitext]

 Vakuum  1 (exakt) 
 Syrgas  1,00027
 Luft  1,00029
 Kvävgas  1,00030
 Vatten  1,33
 Etanol  1,36
 Terpentin  1,47
 Kronglas  1,51
 Bergkristall  1,54
 Flintglas  1,75
 Guanin  1,83
 Diamant  2,47
 Titandioxidkristall    3

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Kittel, Charles (2005). Introduction to Solid State Physics. ISBN 0-471-68057-5