折射率

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簡介

折射率或光學介質的折射率被定義為一個無量綱的數值。這個無量綱的數字指示了特定介質（光學介質）彎曲光的程度。折射率現象決定了光在進入光學介質時彎曲或折射的程度（Luk’yanchuk 等人，2017）。

折射率主要被認為是光在真空中或空曠空間中的速度與光在特定空間中的速度之比。真空中的折射率表示為數字 1。折射率隨光的波長而變化。可以這麼說，對於白光，光會被折射成各種組成顏色。這個過程被稱為色散，可以在彩虹和稜鏡中觀察到。

什麼是折射率？

折射率也被稱為折射指數。這個折射率通常用於測量光線從一種介質到另一種介質的傳播。折射率可以根據光在特定介質中的速度與光在真空中或空曠空間中的速度之比來計算。在真空中，我們可以發現折射率為 1（Xu 等人，2019）。

折射率的公式可以表示為 η = c/v。在這個公式中，η 表示折射率，c 表示真空中的光速（3 × 108 m/s），v 表示特定介質中的光速。

圖 1：折射率

物質的折射率隨著光束在離開物質時發生折射或反射的程度而逐漸增加。特定物質的折射率在一定程度上也取決於透過介質的光的頻率，具有最高頻率的光具有最高的 n 值。

折射率的 SI 單位

對於折射率，沒有 SI 單位。這是因為物體中光速與真空中或空曠空間中光速的比率的折射率為 1（Liberal 等人，2017）。

這裡，光速的所有單位都被抵消了，剩下的只是表示折射率比率的數字。

圖 2：真空和介質中的折射率

這個折射率也被確定為等於光速 c 在真空中或空曠空間中具有特定波長除以介質中的速度 v。這可以表示為 n= c/v 的形式。對於顯示黃色的光，其典型的折射率具有等於 589 奈米[10−9 米]的波長。黃光在空氣中的波長約為 1.0003，在冕牌玻璃中約為 1.517，在水中約為 1.333，在鑽石中約為 2.417，在密集的燧石玻璃中約為 1.517。

斯涅耳定律

折射率隨光的波長而變化。可以這麼說，對於白光，光會被折射成各種組成顏色。這個折射率表示光路在進入介質（可以是光學介質）時彎曲或折射的程度（microscopyu，2021）。

這可以用斯涅耳折射定律來解釋。從介質反射的光量也由折射率根據公式 η = c/v 決定。根據斯涅耳定律，折射率的概念適用於整個電磁波譜，從 X 射線到無線電波。

折射率：意義

為了說明折射率的意義，可以這樣說，如果折射率變高，那麼光速就會相應地增加，光的傳播方向也會隨之改變（Liu 等人，2021）。薄透鏡具有較高的折射率。這些透鏡通常被稱為聚碳酸酯透鏡，其折射率約為 1.59。凹透鏡材料的折射率較高。這裡，一束平行光束入射到這個凹透鏡上，並根據光學定律產生出射路徑。

結論

根據光學定律，可以這樣說，凹透鏡材料在放置在較高折射率介質中時會保持其特性。因此，凹透鏡通常表現出光的散射，但當它放置在較高折射率的介質中時，它會逐漸匯聚並形成平行光線到特定的焦點。例如，可以這樣說，對於普通玻璃，具有紫色的光的折射率比玻璃介質中紅光的折射率高 1%。

常見問題

Q1. 折射率是什麼意思？

光在真空中或空曠空間中傳播的速度與光在密度更大的介質中傳播的速度之比被稱為折射率。折射率的公式可以表示為 η = c/v。

Q2：光在哪個介質中傳播速度最快？

光在真空中或空曠空間中傳播速度最快。據報道，光在真空中的速度為 3×108 m s–1。

Q3. 透鏡的折射率是多少？

當真空中或空曠空間中的光速除以透鏡材料中的光速時，這種現象就被確定為透鏡的折射率。對於 CR-39 塑膠透鏡，折射率為 1.49。

Q4. 為什麼折射率很重要？

為了測量光線如何在介質或光學介質中傳播，使用了折射率。如果介質的折射率較高，則光在其中傳播的速度會較低。

參考文獻

期刊

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

Liu，M.，Plum，E.，Li，H.，Li，S.，Xu，Q.，Zhang，X.，... 和 Zhang，W.（2021）。溫度控制光學活性與負折射率。先進功能材料，31（14），2010249。檢索自：https://onlinelibrary.wiley.com

Luk’yanchuk，B. S.，Paniagua-Domínguez，R.，Minin，I.，Minin，O. 和 Wang，Z.（2017）。折射率小於二：昔日、今日和明日的光子奈米射流。光學材料快報，7（6），1820-1847。檢索自：https://www.osapublishing.org

Xu，Y.，Bai，P.，Zhou，X.，Akimov，Y.，Png，C. E.，Ang，L. K.，... 和 Wu，L.（2019）。具有等離激元和光子結構的光學折射率感測器：光明與黑暗。先進光學材料，7（9），1801433。檢索自：https://www.researchgate.net

網站

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