ضریب شکست

ضریب شکست یک محیط، مقیاسی است برای نشان دادن آنکه سرعت نور در آن محیط چه مقدار نسبت به خلأ کاهش می‌یابد. بطور مثال، ضریب شکست شیشه در حدود ۱٫۵ است و این بدان معنا است که سرعت نور در شیشه $1/1.5=0.67$ برابر سرعت نور در خلأ است. گاهی به دلیل ضریب شکست بالا یا زاویه تابش زیاد، هنگام تابش از محیط غلیظ به رقیق، به جای این که شکست نور اتفاق بیفتد، مانند آینه نور در محیط غلیظ بازتاب می‌گردد که به این پدیده بازتاب کلی گویند.

از نظر تاریخی نخستین جایی که به این پدیده اشاره شد در قانون شکست نور انسل بود، sinθ_۱n_۱= sinθ_۲n_۲، که در آن θ_۱ و θ_۲ زوایای برخورد یک پرتو با سطح مشترک دو محیط نوری است. n_۱ و n_۲ ضرایب شکست این دو محیط هستند.

زوایه بروستر که زاویهٔ بحرانی بازتاب کلی داخلی است و نیز بازتابندگی یک سطح از کمیت‌هایی هستند که به ضریب شکست وابسته‌اند. این موضوع در معادلهٔ فرسنل توضیح داده شده.

در اصل، n به صورت ضریب کاهش طول موج و سرعت تابش نسبت به مقدار آن‌ها در خلاء تعریف می‌شود. سرعت نور در هر محیطی به صورت v = c/n است که در آن c سرعت نور در خلاء است. به طور مشابه برای یک طول موج خاص در خلأ مانند λ_۰، طول موج در محیط تازه λ=λ_۰/n خواهد بود. با توجه به این‌ها نتیجه می‌گیریم که ضریب شکست خلأ ۱ است. از نظر تاریخی محیط‌های مرجع دیگری نیز معمول بوده‌اند (مانند هوا در فشار و درجهٔ حرارت استاندارد).

ضریب شکست مواد مختلف در طول موج‌های متفاوت فرق می‌کند. به این پدیده پاشش می‌گویند که منجر به شکافتن نور سفید در منشورها، رنگین‌کمانها و ابیراهی رنگی‌ها می‌شود.

ضریب شکست منفی

ضریب شکست منفی به طور معمول در مواد طبیعی وجود ندارد، ولی در بعضی فرامواد این خاصیت دیده می‌شود. ضریب شکست منفی زمانی به وجود می‌آید که ثابت گذردهی خلاء ε و تراوایی مغناطیسی μ ماده در یک فرکانس مشخص به طور همزمان منفی باشند.

منبع

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Refractive index»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۱۱ نوامبر ۲۰۰۸).