
【機】 specific refraction
compare; compete; ratio; than
【醫】 proportion; ratio
【經】 Benelux; benelux customs union; benelux economic union
【化】 index of refraction; refractive index; specific refractive power
比折射率(Specific Refractive Index)是光學領域中描述介質光學特性的重要參數,其定義為光在真空中的傳播速度(c)與在介質中傳播速度(v)的比值,數學表達式為: $$ n = frac{c}{v} $$ 該參數無量綱,物理意義反映了介質對光的減速能力。
在材料科學中,比折射率常用于表征不同介質的折光性能差異。例如,金剛石的比折射率為2.42,而普通玻璃約為1.5,這種差異直接影響了材料在透鏡設計中的應用效果。根據《現代光學手冊》(Springer, 2021版)的記載,比折射率與材料密度存在近似線性關系,即Gladstone-Dale公式:$n-1 = kρ$,其中k為物質特性常數。
值得關注的是,國際純粹與應用物理學聯合會(IUPAP)在《物理學術語标準》中強調,比折射率的測量需在标準溫度(20℃)和特定波長(鈉D線589.3nm)下進行,以确保數據可比性。中國計量科學研究院的最新研究顯示,采用激光幹涉法可将比折射率測量精度提升至10⁻⁶量級。
“比折射率”通常指相對折射率,即兩種不同介質之間折射率的比值,用于描述光從一種介質進入另一種介質時的折射能力變化。以下是詳細解釋:
相對折射率
光從介質1射入介質2時,兩者的折射率之比稱為介質2對介質1的“相對折射率”,記為$n{21}$。公式為:
$$
n{21} = frac{n_2}{n_1} = frac{sin theta_1}{sin theta_2} = frac{v_1}{v_2}
$$
其中:
絕對折射率
絕對折射率是介質對真空的折射率,記為$n$,公式為:
$$
n = frac{c}{v}
$$
其中$c$為真空中的光速,$v$為介質中的光速。
物理意義
波長與折射率關系
同一介質對不同波長的光折射率不同,表現為色散現象。例如:
鏡片設計
鏡片折射率(如1.56、1.67)指絕對折射率。折射率越高,鏡片越薄,適合高度近視者。
材料分析
通過測量物質的折射率可判斷其成分。例如,烷烴折射率低,芳香烴高,環數越多折射率越高。
“比折射率”即相對折射率,是兩種介質折射能力的比較,由兩者的絕對折射率比值或光速比值決定。它不僅是光學理論的基礎參數,也在材料科學、眼鏡制造等領域有重要應用。
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