Brytningsindex är dimensionell fysisk storlek som mäter minskningen av ljusets hastighet när den överförs via vissa transparent optiskt medium. Förmågan att minska ljusets hastighet kallas återbryta.
De existerar två typer av brytningsindex: det absoluta och det relativa. O absolut brytningsindex, vars minsta möjliga värde är 1, beräknas av förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i något annat medium. O relativt brytningsindexi sin tur bestäms av förhållandet mellan ljusets hastighet i två andra medier än vakuum, som kan vara mindre än 1.
Ett brytningsindex lika med 1 indikerar att ljuset rör sig i samma hastighet som i det vakuum i mediet i vilket det förökar sig. Ett brytningsindex lika med 2 indikerar till exempel att ljus i ett vakuum skulle spridas dubbelt så snabbt som i ett medium vars brytningsindex är lika med 2.
Se också: När allt kommer omkring, vad är ljus?
Absolut och relativt brytningsindex
O index förrefraktionabsolut beräknas med förhållandet mellan ljusets hastighet i ett vakuum, vars symbol är
ç och som har ett värde ungefär lika med 3,0.108 Fröken (299 792 458 m / s) och ljusets hastighet i a ganskatransparent och homogen någon, symboliserad av bokstaven v:
Nej - brytningsindex
ç - ljusets hastighet i vakuum (3.0.108 Fröken)
v - ljusets hastighet i mitten
Formeln ovan indikerar att det inte finns något sätt att refraktion värde mindre än 1, eftersom mediet i vilket ljus kan röra sig med högre hastighet är själva vakuumet.
O relativt brytningsindex beräknas med förhållandet mellan de absoluta brytningsindexen för två optiska medier, 1 och 2, när de korsas av en ljusstråle. Ett sådant index kan beräknas enligt vad som visas i följande bild. Se:
Nej1,2 - brytningsindex för medium 1 i förhållande till medium 2
v1 och du2- ljusets hastighet på media 1 och 2
brytningsindex och våglängd
O brytningsindex av ett optiskt medium beror på längdiVinka av ljuset som passerar genom det. Detta fenomen är känt som kromatisk dispersion. Det är av denna anledning som, när det passerar genom ett prisma eller en droppe vatten, det vita ljuset, som bildas av kombinationen av alla synliga färger (det är därför det kan kallas polykromatiskt), det genomgår spridning, vilket gör att vi kan observera separationen av färgerna på synligt spektrum.
Brytningsindex är omvänt proportionell ljusets våglängd, så ju kortare ljusets våglängd, desto högre är ljusets brytningsindex för ett givet medium. Därför kommer brytningsindex för samma medium att vara högre för exempelvis violett ljus än för rött ljus.
brytningsindex och temperatur
Brytningsindex har en relation med temperatur i mitten, men detta betyder inte att det förändras på grund av temperaturförändringar utan på grund av förändringar i densitet. Detta samband mellan brytningsindex och temperatur är det som orsakar snedvridning och mirages ovanför uppvärmda ytor, såsom asfalt eller huven på ett fordon på en mycket varm dag, eftersom uppvärmningen av luften orsakar dess utvidgning. På detta sätt minskar dess densitet, liksom dess brytningsindex.
Läs också:Huvudämnen i studiet av optik
Brytningsindextabell
I följande tabell presenteras några brytningsindex för kända material.
Lösta övningar på brytningsindex
Fråga 1 - (UFPR) Ett givet medium har ett brytningsindex n1. Ett annat medium har ett brytningsindex n2. Kontrollera alternativet som korrekt uttrycker förhållandet mellan modulerna för ljushastigheter i de två medierna, när n2 = 2n1.
a) v2 = 4v1
b) v2 = 2v1
CV2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Mall: bokstaven D.
Upplösning:
Eftersom brytningsindexet för mediet 2 är två gånger brytningsindexet för mediet, måste det förstås att ljusets fortplantningshastighet i medium 2 är två gånger mindre än samma hastighet i medium 1.
Fråga 2 - (Eear) Med tanke på spridningshastigheterna för ljus i två homogena och distinkta medier, respektive lika vid 200 000 km / s och 120 000 km / s, bestäm det relativa brytningsindex för det första mediet till det andra. Tänk på ljusets hastighet i ett vakuum som är lika med 300 000 km / s.
a) 0,6
b) 1.0
c) 1.6
d) 1.7
Mall: bokstaven A.
Upplösning:
För att lösa frågan är det tillräckligt att dela upp hastigheterna med vilka ljus sprids i de två medierna. Eftersom vi vill veta det relativa brytningsindexet för det första mediet i förhållande till det andra, måste vi göra följande beräkning:
Fråga 3 - (Enem) Figuren representerar ett optiskt prisma av ett transparent material och vars brytningsindex ökar med ljusfrekvensen som faller på den. En ljusstråle, som består av röda, blåa och gröna lampor, faller på ansikte A och dyker upp på ansikte B och efter att ha reflekterats av en spegel träffar den en film för färgfotografering och avslöjar tre poäng.
Observera de ljusa fläckarna som avslöjas i filmen, från botten till toppen, kan följande färger ses:
a) röd, grön, blå.
b) grön, röd, blå.
c) blå, grön, röd.
d) grön, blå, röd.
e) blå, röd, grön.
Mall: bokstaven A.Upplösning:
Det är känt att brytningsindex är direkt relaterat till ljusets våglängd - ju kortare våglängden är, desto högre är brytningsindexet för mediet. På detta sätt är ljusstrålen som genomgår den största avvikelsen den blåa, som efter att ha reflekterats blir den första ljuspunkten, från botten till toppen.
Av Rafael Hellerbrock
Fysiklärare
Källa: Brazil School - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm