brydningsindeks

Brydningsindekset, eller refraktivt indeks, er en dimensionløs størrelse, der beskriver, hvordan lys bevæger sig gennem et materiale. Det defineres som forholdet mellem lysets hastighed i vakuum og fasehastigheden i mediet: n = c / v. Som følge heraf er bølgelængden i mediet λ = λ0 / n, og grænseflader mellem medier med forskellig n fører til brydning og ændret retning af lysstrålen.

Snells lov beskriver sammenhængen mellem indfaldsvinkel og brydningsvinkel: n1 sin θ1 = n2 sin θ2. Denne relation er grundlæggende for optiske konstruktioner som linser og prismakomponenter og gælder ved plane grænseflader mellem materialer med forskellige brydningsindeks.

I mange praktiske tilfælde er n også komplekst: ñ = n − i k, hvor k er udrykningskoefficienten. Absorptionen er relateret til k gennem α = 4πk/λ. Dette gør det muligt at beskrive hvor meget lys, der absorberes i et materiale ved forskellige bølgelængder, og forklarer farver og gennemsigtighed.

Dispersion betyder, at brydningsindekset varierer med bølgelængden. Dette giver farver ved prismer og farveafhængige optiske egenskaber; modeller som Sellmeier-ligningen bruges til at beskrive n(λ) for mange materialer.

I anisotrope materialer kan brydningsindekset være retning- og polarisationsafhængigt, hvilket kaldes birefringence. Ofte betegner man n_o og n_e som henholdsvis ordinary og extraordinary brydningsindeks. Nogle materialer og metamaterialer kan have negativt brydningsindeks i visse frekvenser, hvilket fører til omvendt brydning.

Praktisk måles brydningsindekset med refraktometer, ved prismemetoder eller interferometri. Værdierne varierer (for eksempel luft omkring 1,000–1,0003, vand omkring 1,333, glas cirka 1,5), og n ændres med temperatur, tryk og sammensætning. Anvendelserne spænder fra linser og fibre til coating og spektroskopi.