Brydningsindeks er dimensioneløs fysisk størrelse der måler reduktionen af lysets hastighed når det transmitteres gennem nogle gennemsigtigt optisk medium. Evnen til at reducere lysets hastighed kaldes refringence.
De findes to typer af brydningsindeks: det absolutte og det relative. O absolut brydningsindeks, hvis mindste mulige værdi er 1, beregnes ved forholdet mellem lysets hastighed i vakuum og lysets hastighed i ethvert andet medium. O relativ brydningsindeksbestemmes igen af forholdet mellem lysets hastighed i to andre medier end vakuum, som kan være mindre end 1.
Et brydningsindeks lig med 1 indikerer, at i mediet, hvor det formerer sig, bevæger lys sig med samme hastighed, som det ville bevæge sig gennem et vakuum. Et brydningsindeks svarende til 2 indikerer for eksempel, at lys i et vakuum vil udbrede sig dobbelt så hurtigt som i et medium, hvis brydningsindeks er lig med 2.
Se også: Når alt kommer til alt, hvad er lys?
Absolut og relativt brydningsindeks
O indeks afbrydningabsolut
beregnes ved forholdet mellem lysets hastighed i et vakuum, hvis symbol er ç og som har en værdi, der er omtrent lig med 3,0.108 Frk (299.792.458 m / s) og lysets hastighed i a temmeliggennemsigtig og homogen enhver, symboliseret ved bogstavet v:
ingen - brydningsindeks
ç - lysets hastighed i vakuum (3.0.108 Frk)
v - lysets hastighed i midten
Ovenstående formel indikerer, at der ikke er nogen måde at brydning værdi mindre end 1, da mediet, hvor lys er i stand til at bevæge sig med større hastighed, er selve vakuumet.
O relativ brydningsindeks beregnes ved forholdet mellem de absolutte brydningsindeks for to optiske medier, 1 og 2, når de krydses af en lysstråle. Et sådant indeks kan beregnes efter det, der er vist i den følgende figur. Se:
ingen1,2 - brydningsindeks for medium 1 i forhold til medium 2
v1 og dig2- lyshastighed på medier 1 og 2
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen;)
brydningsindeks og bølgelængde
O brydningsindeks af et optisk medium afhænger af længdeibølge af lyset, der passerer igennem det. Dette fænomen er kendt som kromatisk dispersion. Det er af denne grund, at når det passerer gennem et prisme eller en dråbe vand, det hvide lys, som er dannet af kombinationen af alle synlige farver (det er derfor, det kan kaldes polykromatisk), det gennemgår spredning, så vi kan observere adskillelsen af farverne på synligt spektrum.
Brydningsindekset er omvendt proportional lysets bølgelængde, så jo kortere lysbølgelængden er, jo højere er lysets brydningsindeks for et givet medium. Derfor vil brydningsindekset for det samme medium være højere for f.eks. Violet lys end for rødt lys.
brydningsindeks og temperatur
Brydningsindekset har et forhold til temperatur i midten, men det betyder ikke, at det ændrer sig på grund af ændringer i temperaturen, men på grund af ændringer i densiteten. Dette forhold mellem brydningsindeks og temperatur er det, der forårsager dannelsen af forvrængninger og mirages over opvarmede overflader, såsom asfalt eller motorhjelmen på en køretøj på en meget varm dag, da opvarmningen af luften forårsager dens udvidelse. På denne måde falder dens densitet såvel som dets brydningsindeks.
Læs også:Hovedemner i studiet af optik
Tabel over brydningsindeks
Den følgende tabel viser nogle brydningsindeks for kendte materialer.
Løst øvelser på brydningsindekset
Spørgsmål 1 - (UFPR) Et givet medium har et brydningsindeks n1. Et andet medium har et brydningsindeks n2. Kontroller det alternativ, der korrekt udtrykker forholdet mellem modulerne med lyshastigheder i de to medier, når n2 = 2n1.
a) v2 = 4v1
b) v2 = 2v1
c) v2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Skabelon: bogstav D.
Løsning:
Da brydningsindekset for mediet 2 er det dobbelte af brytningsindekset for mediet, skal det forstås at lysets formeringshastighed i medium 2 er to gange mindre end den samme hastighed i medium 1.
Spørgsmål 2 - (Øre) I betragtning af formeringshastighederne for lys i henholdsvis to homogene og særskilte medier ved 200.000 km / s og 120.000 km / s, bestem det relative brydningsindeks for det første medium til det andet. Overvej lysets hastighed i et vakuum svarende til 300.000 km / s.
a) 0,6
b) 1.0
c) 1.6
d) 1.7
Skabelon: bogstav a.
Løsning:
For at løse spørgsmålet er det nok at opdele de hastigheder, hvormed lys spreder sig i de to medier. Da vi ønsker at kende det relative medie for brydningsindeks for det første medium i forhold til det andet, skal vi gøre følgende beregning:
Spørgsmål 3 - (Enem) Figuren repræsenterer et optisk prisme lavet af et gennemsigtigt materiale, og hvis brydningsindeks stiger med frekvensen af lys, der falder på det. En lysstråle, der består af røde, blå og grønne lys, falder på ansigt A og kommer frem på ansigt B og efter at være blevet reflekteret af et spejl rammer den en film til farvefotografering og afslører tre point.
Følgende farver ses fra bunden til toppen, når de observerer de lyse pletter, der er afsløret i filmen:
a) rød, grøn, blå.
b) grøn, rød, blå.
c) blå, grøn, rød.
d) grøn, blå, rød.
e) blå, rød, grøn.
Skabelon: bogstav a.Løsning:
Det er kendt, at brydningsindekset er direkte relateret til lysets bølgelængde - jo kortere bølgelængde, jo højere er brydningsindekset for mediet. På denne måde er lysstrålen, der gennemgår den største afvigelse, den blå, som efter at være reflekteret bliver det første lyspunkt fra bunden til toppen.
Af Rafael Hellerbrock
Fysikklærer
