Показник заломлення (Індекс заломлення)
5986 
Показник заломлення (Index of Refraction) — це значення, яке розраховується як співвідношення швидкості світла у вакуумі до швидкості світла у другому середовищі з більшою щільністю. Змінна показника заломлення найчастіше позначається літерою n або n’ в описовому тексті та математичних рівняннях.
Як показано на малюнку вище, хвилі, що падають на плоску поверхню, що розділяє два середовища, заломлюється при вході в друге середовище, якщо хвиля, що падає, розташована під нахилом до поверхні. Кут падіння (θ(1)) пов’язаний з кутом заломлення (θ(2)) простим співвідношенням, відомим як закон Снелла:
Де n представляє показники заломлення матеріалу 1 і матеріалу 2, а θ — кути світла, що проходить через ці матеріали відносно нормалі. З цього рівняння можна вивести кілька важливих моментів. Коли n(1) більше ніж n(2), кут заломлення завжди більший за кут падіння. В іншому випадку, коли n(2) більше ніж n(1), кут заломлення завжди менший за кут падіння. Коли два показники заломлення рівні (n(1) = n(2)), то світло проходить без заломлення.
В оптичній мікроскопії показник заломлення є важливою змінною для розрахунку числової апертури, яка є мірою збору світла та роздільної здатності об’єктива. У більшості випадків середовищем зображення для мікроскопії є повітря, але об’єктиви із великим збільшенням часто використовують масло або подібну рідину між передньою лінзою об’єктива та зразком для покращення роздільної здатності. Числова апертура визначається як:
де n – показник заломлення середовища зображення, а θ – кутова апертура об’єктива. З рівняння очевидно, що збільшення показника заломлення шляхом заміни середовища зображення з повітря (показник заломлення = 1,000) на масло з низькою дисперсією (показник заломлення = 1,515) різко збільшує числову апертуру.
Інтерактивний туторіал – Показник заломлення
Вивчіть, як змінюється показник заломлення залежно від дисперсії властивостей різних матеріалів.
Закон Снелла спочатку був визначений співвідношенням між кутами падіння та співвідношенням швидкостей світла в двох середовищах. Показник заломлення — це відношення між швидкістю світла (c) у вільному просторі (для всіх практичних цілей, або у повітрі, або у вакуумі) та його швидкістю η у певному середовищі:
Спробуйте також: Розрахувати глибину різкості об’єктива
Коли показник заломлення матеріалу збільшується, тоді більшою мірою відхиляється (або заломлюється) світловий промінь при вході або виході з матеріалу. Показник заломлення середовища залежить (певною мірою) від частоти світла, що проходить через нього, причому найвищі частоти мають найвищі значення n. Наприклад, показник заломлення скла для фіолетового світла приблизно на один відсоток більший, ніж червоного. Наслідком цього явища є те, що кожна довжина хвилі зазнає дещо різного ступеня заломлення, коли гетерогенний світловий промінь, що містить більше ніж одну частоту, входить або виходить із середовища. Цей ефект називається дисперсією, і він відповідає за хроматичну аберацію в об’єктивах мікроскопа.
Автор статті:
Michael W. Davidson – National High Magnetic Field Laboratory, 1800 East Paul Dirac Dr., The Florida State University, Tallahassee, Florida, 32310.
Оригінальна стаття за посиланням