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:

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

Innehåll

FrekvensberoendeRedigera

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

 

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

TillämpningarRedigera

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 materialRedigera

 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  2,417
 Titandioxidkristall    3

Se ävenRedigera

KällorRedigera

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