折射率

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简介

折射率或光学介质的折射率被定义为一个无量纲的数值。这个无量纲的数字指示了特定介质（光学介质）弯曲光的程度。折射率现象决定了光在进入光学介质时弯曲或折射的程度（Luk’yanchuk 等人，2017）。

折射率主要被认为是光在真空中或空旷空间中的速度与光在特定空间中的速度之比。真空中的折射率表示为数字 1。折射率随光的波长而变化。可以这么说，对于白光，光会被折射成各种组成颜色。这个过程被称为色散，可以在彩虹和棱镜中观察到。

什么是折射率？

折射率也被称为折射指数。这个折射率通常用于测量光线从一种介质到另一种介质的传播。折射率可以根据光在特定介质中的速度与光在真空中或空旷空间中的速度之比来计算。在真空中，我们可以发现折射率为 1（Xu 等人，2019）。

折射率的公式可以表示为 η = c/v。在这个公式中，η 表示折射率，c 表示真空中的光速（3 × 108 m/s），v 表示特定介质中的光速。

图 1：折射率

物质的折射率随着光束在离开物质时发生折射或反射的程度而逐渐增加。特定物质的折射率在一定程度上也取决于通过介质的光的频率，具有最高频率的光具有最高的 n 值。

折射率的 SI 单位

对于折射率，没有 SI 单位。这是因为物体中光速与真空中或空旷空间中光速的比率的折射率为 1（Liberal 等人，2017）。

这里，光速的所有单位都被抵消了，剩下的只是表示折射率比率的数字。

图 2：真空和介质中的折射率

这个折射率也被确定为等于光速 c 在真空中或空旷空间中具有特定波长除以介质中的速度 v。这可以表示为 n= c/v 的形式。对于显示黄色的光，其典型的折射率具有等于 589 纳米[10−9 米]的波长。黄光在空气中的波长约为 1.0003，在冕牌玻璃中约为 1.517，在水中约为 1.333，在钻石中约为 2.417，在密集的燧石玻璃中约为 1.517。

斯涅耳定律

折射率随光的波长而变化。可以这么说，对于白光，光会被折射成各种组成颜色。这个折射率表示光路在进入介质（可以是光学介质）时弯曲或折射的程度（microscopyu，2021）。

这可以用斯涅耳折射定律来解释。从介质反射的光量也由折射率根据公式 η = c/v 决定。根据斯涅耳定律，折射率的概念适用于整个电磁波谱，从 X 射线到无线电波。

折射率：意义

为了说明折射率的意义，可以这样说，如果折射率变高，那么光速就会相应地增加，光的传播方向也会随之改变（Liu 等人，2021）。薄透镜具有较高的折射率。这些透镜通常被称为聚碳酸酯透镜，其折射率约为 1.59。凹透镜材料的折射率较高。这里，一束平行光束入射到这个凹透镜上，并根据光学定律产生出射路径。

结论

根据光学定律，可以这样说，凹透镜材料在放置在较高折射率介质中时会保持其特性。因此，凹透镜通常表现出光的散射，但当它放置在较高折射率的介质中时，它会逐渐汇聚并形成平行光线到特定的焦点。例如，可以这样说，对于普通玻璃，具有紫色的光的折射率比玻璃介质中红光的折射率高 1%。

常见问题

Q1. 折射率是什么意思？

光在真空中或空旷空间中传播的速度与光在密度更大的介质中传播的速度之比被称为折射率。折射率的公式可以表示为 η = c/v。

Q2：光在哪个介质中传播速度最快？

光在真空中或空旷空间中传播速度最快。据报道，光在真空中的速度为 3×108 m s–1。

Q3. 透镜的折射率是多少？

当真空中或空旷空间中的光速除以透镜材料中的光速时，这种现象就被确定为透镜的折射率。对于 CR-39 塑料透镜，折射率为 1.49。

Q4. 为什么折射率很重要？

为了测量光线如何在介质或光学介质中传播，使用了折射率。如果介质的折射率较高，则光在其中传播的速度会较低。

参考文献

期刊

Liberal，I. 和 Engheta，N.（2017）。近零折射率光子学。自然光子学，11（3），149-158。检索自：https://robobees.seas.harvard.edu

Liu，M.，Plum，E.，Li，H.，Li，S.，Xu，Q.，Zhang，X.，... 和 Zhang，W.（2021）。温度控制光学活性与负折射率。先进功能材料，31（14），2010249。检索自：https://onlinelibrary.wiley.com

Luk’yanchuk，B. S.，Paniagua-Domínguez，R.，Minin，I.，Minin，O. 和 Wang，Z.（2017）。折射率小于二：昔日、今日和明日的光子纳米射流。光学材料快报，7（6），1820-1847。检索自：https://www.osapublishing.org

Xu，Y.，Bai，P.，Zhou，X.，Akimov，Y.，Png，C. E.，Ang，L. K.，... 和 Wu，L.（2019）。具有等离激元和光子结构的光学折射率传感器：光明与黑暗。先进光学材料，7（9），1801433。检索自：https://www.researchgate.net

网站

microscopyu，（2021）。关于：折射率或折射指数。检索自：https://www.microscopyu.com[检索日期：2022 年 6 月 11 日]