"ما هو معامل الانكسار؟
مؤشرات الانكسار النموذجية للضوء الأصفر:
مثال على معامل الانكسار:
لماذا يعتبر معامل الانكسار العالي مهمًا للبوليمرات الضوئية؟
ما هو تدرج معامل الانكسار؟
كيف يختلف معامل الانكسار باختلاف الطول الموجي؟
ما هو معامل الانكسار؟

 

النسبة بين سرعة الضوء في المتوسط ??والسرعة في الفراغ هي معامل الانكسار. عندما ينتقل الضوء في وسط غير الفراغ، فإنّ ذرات ذلك الوسط تمتص باستمرار وتعيد إصدار جزيئات الضوء، مما يؤدي إلى إبطاء سرعة الضوء.

 

يتم تعريف معامل الانكسار على أنّه نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعته في وسط معين، كما يشار إلى معامل الانكسار أيضًا بمعامل الانكسار أو مؤشر الانكسار، حيث تعتمد سرعة الضوء في الوسط على خصائص الوسط. في الموجات الكهرومغناطيسية، تعتمد السرعة على الكثافة البصرية للوسيط. الكثافة البصرية هي ميل الذرات في مادة ما لاستعادة الطاقة الكهرومغناطيسية الممتصة، حيث إنه كلما زادت كثافة المادة بصريًا، كانت سرعة الضوء أبطأ. كما أن أحد مؤشرات الكثافة الضوئية لوسط ما هو مؤشر الانكسار.

يقيس معامل الانكسار، ويسمى أيضًا مؤشر الانكسار، انحناء شعاع الضوء عند المرور من وسيط إلى آخر. إذا كانت i هي زاوية سقوط شعاع في الفراغ (الزاوية بين الشعاع الوارد والعمودي على سطح وسيط، تسمى العمودي) و r هي زاوية الانكسار (الزاوية بين الشعاع في الوسط والعادي )، يُعرَّف معامل الانكسار n على أنّه نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار؛ على سبيل المثال: n = sin i / sin r. معامل الانكسار يساوي أيضًا سرعة الضوء ج لطول موجي معين في الفضاء الفارغ مقسومًا على سرعته v في مادة ما، أو n = c / v.

معامل الانكسار بلا أبعاد، حيث إنّه رقم يشير إلى عدد المرات التي تكون فيها الموجة الضوئية أبطأ في المادة، مما هي عليه في الفراغ. مؤشر الانكسار، الذي يمثله الرمز n، هو سرعة الضوء في الفراغ مقسومة على سرعة الضوء في الوسط.

مؤشرات الانكسار النموذجية للضوء الأصفر:

 

بعض مؤشرات الانكسار النموذجية للضوء الأصفر (الطول الموجي يساوي 589 نانومتر [10-9 متر]) هي كما يلي: الهواء، 1.0003؛ الماء، 1.333؛ زجاج التاج، 1.517؛ زجاج صوان كثيف، 1.655؛ والماس 2.417. تباين معامل الانكسار مع الطول الموجي هو مصدر الانحراف اللوني في العدسات.

كما أن معامل الانكسار للأشعة السينية أقل بقليل من 1.0، ممّا يعني أنّ الأشعة السينية التي تدخل قطعة من الزجاج من الهواء سوف تنحني بعيدًا عن الوضع الطبيعي، على عكس شعاع الضوء، الذي سينحني باتجاه الوضع الطبيعي. تشير المعادلة n = c / v في هذه الحالة، بشكل صحيح، إلى أنّ سرعة الأشعة السينية في الزجاج والمواد الأخرى أكبر من سرعتها في الفضاء الفارغ.

مثال على معامل الانكسار:

 

معامل انكسار الزجاج ng هو 1.52 ومعامل انكسار الماء nw هو 1.33. نظرًا لأنّ معامل انكسار الزجاج أعلى من الماء، فإنّ سرعة الضوء في الماء تكون أسرع من سرعة الضوء عبر الزجاج. إذا كان معامل الانكسار لوسط ما أكبر من معامل انكسار آخر، فيُقال إنّ الوسيط الأول أكثر كثافة بصريًا. معظم المواد التي نعرفها لها معامل انكسار موجب بقيمة أكبر من الصفر. سيكون للمادة معامل انكسار سلبي عندما يكون لها سماحية ونفاذية سلبية.

يوفر معامل الانكسار مقياسًا للسرعة النسبية للضوء في الوسائط المختلفة. تساعد معرفة مؤشرات الانكسار للوسائط المختلفة الطالب على تحديد الاتجاه الذي ينحني به الضوء أثناء المرور من وسيط إلى آخر.

لماذا يعتبر معامل الانكسار العالي مهمًا للبوليمرات الضوئية؟

 

تسمح البوليمرات الضوئية ذات معامل الانكسار العالي لأشعة الضوء بالانحناء بشكل أكبر داخل المادة، ممّا يساعد في خفض شكل العدسة. أيضًا، مع زيادة معامل الانكسار، يتناقص سمك العدسة، ممّا ينتج عنه وزن أقل.

ما هو تدرج معامل الانكسار؟

 

يُعرَّف تدرج معامل الانكسار بأنّه معدل تغير معامل الانكسار، فيما يتعلق بالمسافة في المادة. تشير المسافة إلى منحدر ملف تعريف معامل الانكسار في أي نقطة، كما يتم التعبير عن تدرج معامل الانكسار من حيث مقلوب وحدة المسافة. مثال على تدرج معامل الانكسار: هو معدل تغير معامل الانكسار في أي نقطة فيما يتعلق بالمسافة. انحدار معامل الانكسار هو دالة نقطة متجه.

كيف يختلف معامل الانكسار باختلاف الطول الموجي؟

 

وفقًا لتعريف معامل الانكسار، فإنّ سرعة الضوء هي نتاج التردد وطول الموجة. يظل تردد الموجة الضوئية دون تغيير بغض النظر عن الوسط. في حين أنّ الطول الموجي لموجة الضوء يتغير بناءً على الانكسار. ومن ثم، فإنّ معامل الانكسار يختلف باختلاف الطول الموجي.

"