Refraksjonsindeksen

Refraksjonsindeksen, ofte betegnet n, er et mål på hvor mye lysets hastighet reduseres når det passerer et stoff i forhold til vakuum. Den er definert som n = c/v, der c er lysets hastighet i vakuum og v er faseshastigheten i mediet. Refraksjonsindeksen er et materialeegenskap og varierer med bølgelengden i det som kalles dispersjon.

Snells lov beskriver brytningen av en lysstråle ved grenseflaten mellom to medier: n1 sin θ1 = n2 sin θ2. En stråle går mot normalen når den går fra et medium med lavere indeks til høyere indeks, og vice versa. Ved høyere indeks i det første mediet kan total intern refleksjon forekomme når innfallsvinkelen overskrider en kritisk verdi.

Ved absorberende medier kan den refraksjonsindeksen være kompleks, skrevet som ñ = n − i k, hvor k er extinction coefficient. Den virkelige delen n bestemmer fasehastigheten, mens den imaginære delen beskriver demping av strålen gjennom materialet.

Dispersion betyr at n avhenger av bølgelengden. Dette er viktig i linser, fibre og optiske belegg. For gjennomsiktige materialer brukes ofte empiriske modeller som Sellmeier-ligningen: n^2(λ) = 1 + Σ B_j λ^2/(λ^2 − C_j).

Måling av n gjøres med refraktometer, prismemetoder, ellipsometri eller interferometri. Typiske verdier i synlig lys er f.eks. n for luft nær 1,0003, vann cirka 1,33 og glass rundt 1,5, med variasjoner etter bølgelengde.

Anvendelser omfatter optiske linser, briller, fiberoptikk, belegg og spektroskopi. Temperatur og trykk kan påvirke n litt, men effektene er vanligvis små.