brytningsindex

Brytningsindex, n, är ett mått på hur mycket ljus bromsas när det passerar genom ett material jämfört med vakuum. Det definieras som n = c/v, där c är ljusets hastighet i vakuum och v är ljusets hastighet i materialet. Brytningsindexet är en dimensionslös storhet som vanligtvis ligger över eller lika med 1 för transparenta ämnen.

Ljus som går mellan två medier följer Snells lag: n1 sin θ1 = n2 sin θ2, där θ1 och θ2 är infall- respektive brytningsvinkel. När ljuset går från ett tätare till ett glesare medium och θ1 överstiger gränsvinkeln uppstår totalreflexion.

Brytningsindexet varierar med ljusets våglängd, dvs dispersjon. Kortare våglängder bryts oftast starkare än längre, vilket orsakar färgseparation i prismor och kromatisk avbildning i linser.

Värden varierar mellan material. Luft har ungefär n ≈ 1,0003, vatten cirka 1,333, glas ungefär 1,5 och diamant upp till cirka 2,4. Eftersom n beror på våglängd är dessa värden spektralberoende.

I absorberande medier används ofta ett komplext brytningsindex, där den verkliga delen beskriver fasfarten och den imaginära delen beskriver absorptionen. Detta påverkar hur ljus försvinner när det går igenom materialet.

I kristaller och andra anisotropa material kan n variera med bestrålningsriktningen och ljusets polarisation. Så kallad birefringens innebär två olika brytningsindex, ordinariskt n_o och extraordinärt n_e, beroende på riktning.

Användningar av brytningsindex inkluderar linser, fiberoptik, beläggningar och optiska instrument. Metoder för att bestämma n inkluderar refraktometri, ellipsometri och interferometri.