折光率

通过观察围绕我们或在我们周围发生的一些非常常见的光学现象，我们可以得出这样的结论：光线似乎沿直线传播。在二十世纪的某个时候，流行的光波理论对于光与物质的相互作用情况常常变得略微不足或不相关，并且光的行为通常或多或少地类似于流或粒子系统。关于光的真实本质的讨论和争论持续了多年，直到现代的光量子理论问世为止，最终，光在本质上既没有“波”也没有“粒子” –新理论旨在将光与自然界联系起来。具有光的波性质的粒子性质。在本文中，使用光线的直线传播简要而轻松地解释了通过不同介质传播的光的折射。

光的折射

有时似乎或观察到，当光线从一种介质倾斜地传播到另一种介质时，光在另一种介质或第二种介质中传播的路径或方向会有所改变。这种特定现象就是所谓的光折射。用非常简单的话描述了光从一种介质传播到另一种介质时的速度或速度的变化。光的折射取决于我们使用的材料介质的速度以及光所来自的另一种介质的性质。折射现象也遵循一定的规律。光线速度或速度的可观察到的变化会引起折射。

上面显示了通过两种或多种不同介质的折射。光线改变了从空气到玻璃的传播路径，反之亦然。

折射定律

如下所述，给出了两个折射定律，在折射的视线中，光线跟随，我们看到的是物体形成的折射图像。

• 入射点上的折射射线，入射光或所谓的斜落射线和法线都倾向于位于同一平面上。
• 其次，我们具有入射角的正弦比，并且折射是一个常数或具有确定的值，该值被称为或称为斯涅尔定律。
• $\frac{sin (i)} {sin (r)}$ =常数
• 当我们有i =入射角，r =折射角时，该常数取决于两种介质的折射率。这是它们的比例，是无量纲的。

折光率

折射率首先是一个无量纲的量。折射率，或者换句话说，折射率使我们能够知道光在材料介质中传播的速度。折射率给出了在不同介质中传播时光速的概念。每当倾向于倾斜地从一种介质传播到另一种介质的光改变其方向而又从另一种介质传播时，光线方向的变化程度就是我们所说的，并计算为折射率。不同介质中光速或光速之比即为折射率。

折射率有两种类型：

1. 绝对折射率
2. 相对折射率

折射率的类型取决于光在其中传播的两种介质。绝对折射率具有一种材料介质，一种是真空，其中光速为3×10 ⁸ m / s。相对折射率是光从一种给定介质传播到另一种介质时的速度或速度的相对变化。

从稀有介质传播到较浓密的光线时，光线趋向于向法线弯曲，如果光线从较稀疏的传播至较稀疏，则在入射点处会偏离法线弯曲。

绝对折射率

对于所考虑的材料介质，折射率被观察或认为是真空中光的速度或速度(c)与所落在其上的所提供材料介质(v)中的光速之比。介质的折射率由小n表示或表示，并由下式给出：

$n_{v}= \frac{c}{v}$

其中c =真空中光的速度或速度，v =所提供介质中光的速度或速度。

真空中的速度或我们所说的光速为3×10 ⁸ m / s。它在空气中的速度也几乎与真空中的速度相同，差别很小。因此，当从空气传播到介质时，速度^{仅为3×10 8} m / s。顾名思义，绝对折射率可以使我们大致估算出给定材料的光密度。

下表给出了有关介质的不同折射率的想法。折射率较高的材料比折射率较低的材料(在这种介质中更稀有)在光学上更致密。具有较高光密度的材料并不意味着具有高的体积密度质量，因为它们是两个不同的量。例如，煤油的密度比水低，但它的光学密度比水高，因为我们可以看到它的折射率比水1.33高，为1.44。

应用领域

• 给出除真空和空气以外的许多其他材料的绝对折射率的概念，以便我们可以将其用于实验室活动。
• 用于工业中以已知的材料折射率制造某些化学品。
• 它们用于制药行业，以粗略估算化学物质的光密度。
• 绝对折射率的值广泛用于区分光学上较稀疏的介质。

相对折射率

相对折射率是指一种材料介质相对于另一种介质的折射率。在第一种介质不是真空的情况下，不同介质中给定的光速还可以通过以下方式给出相对折射率：

$n_{21}= \frac{v_{1}}{v_{2}}$

n ₂₁ =材料介质2中的光速相对于介质1中的光速或速度的折射率。

类似地，我们还可以通过介质2中的光速与介质1中的光速之比来计算1相对于2的折射率。

$n_{12}= \frac{v_{2}}{v_{1}}$

从稀有介质传播到较密介质时，光线会向法线弯曲，反之亦然；从较稀疏介质传播到较稀疏介质时，光线会偏离法线。可以看出，冰的折射率低于煤油的折射率，因此从冰到煤油的光线已经向法线方向弯曲，因此它们的比率可以为我们提供相对折射率。

应用领域

• 它被广泛用于或用于识别特定物质，确认其纯度或测量给定浓度。
• 通常，通常用于测量水溶液中溶质的浓度。例如，糖的溶液，其折射率可以用于确定糖含量。
• 它也可以用于制药或制药行业中药物浓度的确定。
• 它被广泛用于计算各种镜头的聚焦能力和棱镜的色散能力。
• 而且，它通常用于估计许多碳氢化合物和石油混合物的热物理性质。

样题

问题1：如果将折射角设为15°而入射角为32°，则常数值是多少?

解决方案：

As we know,

$\frac{sin(i)}{sin(r)}$ =constant

Given sin i= sin 32° and sin r= sin 15°

Putting the respective values of the given angles from log table we get

$\therefore \frac{sin32^{\degree}} {sin15^{\degree}}$= 0.84

Hence, the constant for the above given values is 0.84.

问题2：如果将折射角设为35°，则入射角的sin值是多少?该常数假定为1.34。

解决方案：

As we know,

$\frac{sini}{sinr}$=constant

Given constant has value = 1.34 and sin r = sin 35° = 0.57

Putting the respective values of the angles from log table we get

$\therefore \frac{sin i} {sin35^{\degree}}= 1.34$

Therefore, sin i = 1.34 × 0.57

Therefore, sin i = 0.763

Hence, sin of angle of incidence or sin i = 0.763.

问题3：如果入射角为45°且折射角为30°，则常数值为多少?

解决方案：

As we know,

$\frac{sini}{sinr}$=constant

Given sin i = sin 45° and sin r = sin 30°

Putting the respective values of the given angles from log table we get

$\therefore \frac{sin45^{\degree}} {sin30^{\degree}} = 1.44$

Hence, the value of the constant is found to be 1.44.

问题4：计算水中和冰中的光速。冰的绝对折射率为1.31，水的绝对折射率为1.53。在哪种介质中速度最高?

解决方案：

As we know,

$n= \frac{c}{v}$

Where refractive index of water n= 1.53, c = 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{g}}$

$\therefore v_{w}= \frac{3\times 10^{8}}{n }$

$\therefore v_{w}= \frac{3\times 10^{8}}{1.53}$

$\therefore v_{w}= 1.96 \times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in water is v_w​ = 1.96 × 10⁸ m/s.

In the second case, where refractive index of ice n = 1.31, c = 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{i}}$

$\therefore v_{i}= \frac{3\times 10^{8}}{n }$

$\therefore v_{i}= \frac{3\times 10^{8}}{1.31}$

$\therefore v_{i}= 2.29 \times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in ice is v_i​ = 2.29 × 10⁸ m/s.

Therefore, the velocity of light is greater in case of ice than in water.

问题5：计算苯中的光速。苯的绝对折射率为1.50。

解决方案：

As we know we can calculate the refractive index by the following formula,

$n= \frac{c}{v}$

Where refractive index of benzene n= 1.50, c = 3 × 10⁸ m/s

$\therefore n= \frac{3\times 10^{8}}{v_{b}}$

$\therefore v_{b}= \frac{3\times 10^{8}}{n}$

$\therefore v_{b}= \frac{3\times 10^{8}}{1.50}$

$\therefore v_{b}= 2\times 10^{8}$

Hence, the velocity or speed of light in kerosene is v_b​ = 2 × 10⁸ m/s

问题6：煤油中的光速为2.08×10 ⁸ m / s，水中^{的光速为1.96×10 8} m / s 。通过参考给定值，可以计算或找到煤油相对于水介质的折射率。

解决方案：

As we know,

$n_{21}= \frac{v_{1}}{v_{2}}$

$\therefore n_{kw}= \frac{v_{w}}{v_{k}}$

Given, $v_{k}= 2.08 \times 10^{8} m/s$, $v_{w}= 1.96 \times 10^{8}$ m/s.

$\therefore n_{kw}= \frac{1.96 \times 10^{8} m/s.} {2.08 \times 10^{8} m/s}$

$\therefore n_{kw}= 0.94$

Hence the refractive index ratio of kerosene in respect to second medium water is 0.94.

问题7：玻璃中的光速为1.97 ×10 ⁸ m / s ，水中的光速为1.96×10 ⁸ m / s。通过参考以上内容，计算或找到水相对于玻璃的折射率。

解决方案：

As we know,

$n_{21}= \frac{v_{1}}{v_{2}}$

$\therefore n_{wg}= \frac{v_{g}}{v_{w}}$

Given, $v_{g}= 1.97 \times 10^{8} m/s, v_{w}= 1.96 \times 10^{8}$ m/s.

$\therefore n_{wg}= \frac{1.97 \times 10^{8} m/s} {1.96 \times 10^{8} m/s}$

$\therefore n_{wg} = 1.005$

Hence the refractive index of glass with respect to water is 1.005.

问题8：煤油中的光速为2.08×10 ⁸ m / s，玻璃中的光速为1.97×10 ⁸ m / s。计算玻璃相对于煤油的折射率。

解决方案：

As we know,

$n_{21}= \frac{v_{1}}{v_{2}}$

$\therefore n_{gk} = \frac{v_{k}}{v_{g}}$

Given, $v_{k}= 2.08 \times 10^{8}$ m/s, $v_{g}= 1.97 \times 10^{8}$ m/s.

$\therefore n_{gk}= \frac{2.08 \times 10^{8} m/s} {1.97 \times 10^{8} m/s}$

$\therefore n_{gk} = 1.05$

Hence, the refractive index of glass with respect to kerosene is 1.05.