绝对折射率:absolute refractive index
相对折射率:relative refractive index
折射率:根据维基百科的定义,光在真空中的速度c
跟“光在介质中的相速度v
之比。可用以下表达式表示。
n = c v n = \frac{c}{v} n=vc
总的来说,折射率表征的就是光在某一介质中传播速度的快慢。
我们知道,真空(可以理解为什么也没有)的折射率为 n v a c u u m = 1 n_{vacuum}=1 nvacuum=1,空气的折射率为 n a i r = 1.000293 n_{air}=1.000293 nair=1.000293,我们知道光在真空中的传播速度为 c = 3 × 1 0 8 m / s c=3\times10^8m/s c=3×108m/s。而我们常说光在空气中的传播速度近似等于 v a i r = 3 × 1 0 8 m / s v_{air}=3\times10^8m/s vair=3×108m/s。这是因为:
n a i r = c v a i r = > v a i r = c n a i r n_{air}=\frac{c}{v_{air}}=>v_{air}=\frac{c}{n_{air}} nair=vairc=>vair=nairc
由于 n a i r = 1.000293 ≈ 1 n_{air}=1.000293\approx1 nair=1.000293≈1。因此最终 v a i r ≈ 3 × 1 0 8 m / s v_{air}\approx3\times10^8m/s vair≈3×108m/s。这里我们可以根据这个规律拓展一下,不难发现,因为空气中存在一些气体,相比于真空的纯净,空气的折射率也变大了,我们也知道一些常见的物质的折射率,比如水 n w a t e r ≈ 1.33 n_{water}\approx1.33 nwater≈1.33和 n g l a s s ≈ 1.5195 n_{glass}\approx1.5195 nglass≈1.5195。不难发现 n a i r < n w a t e r < n g l a s s n_{air}<n_{water}<n_{glass} nair<nwater<nglass。即气体折射率小于液体折射率小于固体折射率。这个很好理解,因为气体到固体分子排列逐渐紧密,物质密度逐渐增大,可以理解为单位体积内有更多的物质去阻碍光的传播,这也是为什么 v a i r > v w a t e r > v g l a s s v_{air}>v_{water}>v_{glass} vair>vwater>vglass的原因了。
现在我们回归我们的主题,绝对折射率与相对折射率的区别就一目了然了。绝对折射率,即相对于真空的折射率。 比如,玻璃的绝对折射率我们可以用下面的公式来表示。
n g l a s s − v a c u u m = c v g l a s s n_{glass-vacuum}=\frac{c}{v_{glass}} nglass−vacuum=vglassc
而相对折射率就表示的是一种介质的折射率相比于另一种介质的折射率(通常这里指空气)。 比如玻璃的相对折射率我们可以用下面的公式来表示。
n g l a s s − a i r = v a i r v g l a s s n_{glass-air}=\frac{v_{air}}{v_{glass}} nglass−air=vglassvair
比如玻璃的绝对折射率数值通常为 n g l a s s − v a c u u m ≈ 1.5199 n_{glass-vacuum}\approx1.5199 nglass−vacuum≈1.5199,而相对折射率 n g l a s s − a i r ≈ 1.5195 n_{glass-air}\approx1.5195 nglass−air≈1.5195。
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