Indeks loma

(Preusmjereno s Indeks loma svjetlosti)

Indeks loma (oznaka n) je bezdimenzionalna fizikalna veličina koja opisuje međudjelovanje svjetlosti i optički prozirne tvari, a definirana je kao omjer brzine svjetlosti u vakuumu c i brzine svjetlosti u tvari v:

Snelliusov zakon se odnosi na dobro poznatu pojavu lomljenja svjetlosti (refrakcije) na granici dvaju sredstava.
Totalna refleksija nastaje kada zrake svjetlosti koje se šire iz optički gušćeg u optički rjeđe sredstvo padaju na granicu tih sredstava pod kutom većim od nekoga graničnoga kuta.

Posljedica je promjene brzine svjetlosti promjena pravca njezina širenja pri prelasku iz jednoga optičkog sredstva u drugo. Što je indeks loma veći, veća je promjena pravca, odnosno veći je lom svjetlosti (refrakcija). Indeks loma može se s pomoću Snelliusova zakona odrediti iz geometrijskih odnosa kutova zraka svjetlosti prema površini sredstva u kojem dolazi do loma:

gdje je: θ1 - upadni kut prema okomici na površinu sredstva, θ1 - kut loma, n1 - indeks loma optičkoga sredstva iz kojega svjetlost dolazi, a n2 - indeks loma optičkoga sredstva u koje svjetlost ulazi. Često se rabi relativni indeks loma, koji je jednak omjeru indeksa loma dvaju sredstava:

Svjetlost se u nekoj tvari širi brzinom:

gdje je: εr - relativna dielektrična permitivnost tvari, a μr - relativna magnetska permeabilnost. Kako za relativnu magnetsku permeabilnost u optički prozirnom sredstvu vrijedi μr ≈ 1, proizlazi da indeks loma ovisi samo o relativnoj dielektričnoj permitivnosti:

Međutim, za mnoge tvari dolazi do odstupanja od toga izraza, zbog postojanja električnih dipola u dielektricima i ovisnosti relativne dielektrične permitivnosti o frekvenciji svjetlosti. [1]

Indeks loma materijala je broj koji pokazuje koliko puta je brzina svjetlosti u nekoj sredini manja od brzine u vakuumu. Lom je najočiglednija manifestacija promjene brzine svjetlosti elektromagnetnog zračenja pri prelasku iz jedne sredine u drugu.

Indeks loma zavisi od frekvencije svjetlosti što se eksperimentalno pokazuje u pojavi spektra kada se zrak polikromatske (bijele) svjetlosti propusti kroz prizmu.

Indeks loma je važna osobina materijala i mjeri se pomoću refraktometra.

Indeks loma nekih materijalaUredi

Brzina svjetlosti je u vakuumu c = 300 000 km/s, a brzina svjetlosti u vodi c2 = 3/4 c, pa je indeks loma za vodu:

 

Brzina svjetlosti u staklu je približno 2/3 brzine svjetlosti u vakuumu, pa je indeks loma za staklo 3/2 = 1,5. Indeks loma za led je 1,31, za kvarcno staklo od 1,7 do 1,9, za krunsko staklo 1,51. Što je indeks loma neke tvari veći, to se svjetlost u toj tvari jače lomi. Kad zraka svjetlosti prelazi iz vakuuma u bilo koje prozirno sredstvo, ona se lomi prema okomici. Svjetlost ima najveću brzinu u vakuumu, a manju u svim drugim prozirnim sredstvima. [2]

Indeks loma nekih materijala
Materijal λ (nm) n Ref.
Vakuum 1 (po definiciji)
Zrak kod standardnih uvjeta 1,000277
Plinovi kod 0 °C i 1 atm
Zemljina atmosfera 589,29 1,000293 [3]
Ugljikov dioksid 589,29 1,001 [4][5][6]
Helij 58,.29 1,000036 [3]
Vodik 589,29 1,000132 [3]
Tekućine kod 20 °C
Arsenijev trisulfid i sumpor u metilenovom jodidu 1,9 [7]
Benzen 589,29 1,501 [3]
Ugljikov disulfid 589,29 1,628 [3]
Ugljikov tetraklorid 589,29 1,461 [3]
Etanol (alkohol) 589,29 1,361 [3]
Silicijevo ulje 1,336–1,582 [8]
Voda 589,29 1,330 [3]
10% otopina glukoze u vodi 589,29 1,3477 [9]
20% otopina glukoze u vodi 589,29 1,3635 [9]
60% otopina glukoze u vodi 589,29 1,4394 [9]
Krutine na sobnoj temperaturi
Titanijev dioksid (rutil) 589,29 2,614 [10][11]
Dijamant 589,29 2,419 [3]
Silicijev karbid (moisanit) 2,65–2,69
Stroncijev titanat 589,29 2,41 [12]
Jantar 589,29 1,55 [3]
Silicijevo staklo 589,29 1,458 [3][13]
Natrijev klorid 589,29 1,544 [14]
Ostali materijali
Ukapljeni helij 1,025
Vodeni led 1,31
TFE/PDD (Teflon AF) 1,315 [15][16]
Kriolit 1,338
Aceton 1,36
Etanol 1.36
Politetrafluoretilen (teflon) 1,35–1,38 [17]
Otopina šećera, 25% 1.3723 [18]
Rožnica (ljudska) 1,373/1,380/1,401 [19]
Leća (ljudska) 1,386–1,406
Kerozin 1,39
Otopina šećera, 50% 1,4200 [18]
Pyrex (borosilikatno staklo) 1,470 [20]
Glicerol 1,4729
Otopina šećera, 75% 1,4774 [18]
Akrilno staklo 1,490–1,492
Krunsko staklo (čisto)] 1,50–1,54
Halit (kamena sol) 1,516
Polietilentereftalat (PET) 1,5750
Polikarbonati 1,60
Flintsko staklo (čisto) 1,60–1,62
Brom 1,661
Flintsko staklo (nečisto) 1,523–1,925
Safir 1,762–1,778
Borov nitrid 2-2,14 [21]
Cirkonijev dioksid 2,15–2,18 [22]
Kalijev niobate (KNbO3) 2,28
Cinkov oksid 390 2,4
Cinabarit (živin sulfid) 3,02
Silicij 1200 - 8500 3,42–3,48 [23]
Galij(III) fosfid 3,5
Galij(III) arsenid 3,927
Germanij 3000 - 16000 4,05–4,01 [24]

IzvoriUredi

  1. indeks loma, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  2. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  3. 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04 3,05 3,06 3,07 3,08 3,09 3,10 Zajac, Alfred; Hecht, Eugene (18. ožujka 2003.). Optics, Fourth Edition. Pearson Higher Education. ISBN 978-0-321-18878-6 
  4. Morgan, Joseph (1953). Introduction to Geometrical and Physical Optics. McGraw-Hill Book Company, INC. 
  5. Hodgman, Charles D. (1957). Handbook of Chemistry and Physics. Chemical Rubber Publishing Co. 
  6. Pedrotti, Frank L.; Pedrotti, Leno M.; Pedrotti, Leno S. (2007). Introduction to Optics, Third Edition. Pearson Prentice Hall. str. 221. ISBN 0-13-149933-5 
  7. Meyrowitz, R, A compilation and classification of immersion media of high index of refraction, American Mineralogist 40: 398 (1955)
  8. "Silicone Fluids: Stable and Inert Material" (PDF). Gelest, Inc. 1998. http://www.gelest.com/goods/pdf/siliconefluids.pdf 
  9. 9,0 9,1 9,2 Lide, David R. Lide, ed. (2001). CRC Handbook of Physics and Chemistry (82nd ed.). Cleveland, OH: The Chemical Rubber Company. ISBN 0-8493-0482-2 
  10. Polyanskiy, Mikhail N.. "Optical constants of TiO2 (Titanium dioxide)". Refractive Index Database. http://refractiveindex.info/?group=CRYSTALS&material=TiO2 
  11. Shannon, Robert D.; Shannon, Ruth C.; Medenbach, Olaf; Fischer, Reinhard X. (25. listopada 2002.). "Refractive Index and Dispersion of Fluorides and Oxides". J. Phys. Chem. Ref. Data (American Institute of Physics) 31 (4): 931–970. http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd623.pdf 
  12. Frye, Asa; French, R. H.; Bonnell, D. A. (2003). "Optical properties and electronic structure of oxidized and reduced single-crystal strontium titanate". Zeitschrift für Metallkunde 94 (3): 226. doi:10.3139/146.030226. http://engineering.case.edu/centers/sdle/sites/engineering.case.edu.centers.sdle/files/optical_properties_and_electronic_structure_of_oxi.pdf Pristupljeno 11. srpnja 2014. 
  13. Tan, G; Lemon, M.; Jones, D.; French, R. (2005). "Optical properties and London dispersion interaction of amorphous and crystalline {SiO2} determined by vacuum ultraviolet spectroscopy and spectroscopic ellipsometry". Physical Review B 72 (20). Bibcode 2005PhRvB..72t5117T. doi:10.1103/PhysRevB.72.205117. http://engineering.case.edu/centers/sdle/sites/engineering.case.edu.centers.sdle/files/optical_properties_and_london_dispersion_interacti.pdf Pristupljeno 11. srpnja 2014. 
  14. Serway, Raymond A.; Faughn, Jerry S. (2003). College Physics, 6th Edition. Brooks/Cole. str. 692. ISBN 978-0-03-035114-3 
  15. "Teflon AF". http://www2.dupont.com/Teflon_Industrial/en_US/products/product_by_name/teflon_af/properties.html Pristupljeno 14. listopada 2010. 
  16. Yang, Min K. (srpnja 2008). "Optical properties of Teflon® {AF} amorphous fluoropolymers". Journal of Micro/Nano Lithography 7 (3): 033010. doi:10.1117/1.2965541. http://engineering.case.edu/centers/sdle/sites/engineering.case.edu.centers.sdle/files/optical_properties_of_teflon_r_af_amorphous_fluo.pdf Pristupljeno 11. srpnja 2014. 
  17. French, Roger H.; Rodriguez-Parada, J. M.; Yang, M. K. et al. (2009). "Optical properties of materials for concentrator photovoltaic systems". IEEE Photovoltaic Specialists Conference: 000394. doi:10.1109/PVSC.2009.5411657. ISBN 978-1-4244-2949-3. http://engineering.case.edu/centers/sdle/sites/engineering.case.edu.centers.sdle/files/optical_properties_of_materials_for_concentrator_p.pdf Pristupljeno 11. srpnja 2014. 
  18. 18,0 18,1 18,2 "Manual for Sugar Solution Prism". A/S S. Frederiksen. 8 lipnja. http://www.frederiksen.eu/fileadmin/user_upload/PDF/Export_Manuals/545920_AE_sugarsolution.pdf Pristupljeno 21. ožujka 2012. 
  19. Patel, S; Marshall, J; Fitzke, FW 3rd. (Mar–Apr 1995). "Refractive index of the human corneal epithelium and stroma". J Refract Surg. 11 (2): 100–105. PMID 7634138 
  20. University of Liverpool. "Absolute Refractive Index". Materials Teaching Educational Resources. MATTER Project. Inačica izvorne stranice arhivirana 12. listopada 2007.. http://www.matter.org.uk/schools/Content/Refraction/absolute.html Pristupljeno 18. listopada 2007. 
  21. "Combat Boron Nitride". Saint Gobain. Inačica izvorne stranice arhivirana 18. veljače 2015.. http://www.bn.saint-gobain.com/uploadedFiles/SGbn/Documents/Solids/Combat-Solids-DS1.pdf Pristupljeno 12. lipnja 2016. 
  22. French, Roger H.; Glass, S.; Ohuchi, F. et al. (1994). "Experimental and theoretical determination of the electronic structure and optical properties of three phases of {ZrO2}". Physical Review B 49 (8): 5133. Bibcode 1994PhRvB..49.5133F. doi:10.1103/PhysRevB.49.5133. http://engineering.case.edu/centers/sdle/sites/engineering.case.edu.centers.sdle/files/experimental_and_theoretical_determination_of_the_0.pdf Pristupljeno 11. srpnja 2014. 
  23. "Silicon". Pmoptics.com. http://www.pmoptics.com/silicon.html Pristupljeno 21. kolovoza 2014. 
  24. "Germanium". Pmoptics.com. http://www.pmoptics.com/germanium.html Pristupljeno 21. kolovoza 2014. 

Vanjske povezniceUredi

Na Zajedničkom poslužitelju postoje datoteke vezane uz: Indeks loma