- Что такое показатель преломления?
- Показатель преломления света: таблица
- Показатель преломления веществ относительно воздуха: таблица
- Показатели преломления жидкостей при 20 °C: таблица
- Коэффициент преломления стекла, жидкости, воды, газов, кристаллов и кварца
- Коэффициенты преломления кристаллов: таблица
- Коэффициенты преломления оптических стекол: таблица
- Коэффициенты преломления кварца в видимой части спектра: таблица
- Коэффициенты преломления жидкостей: таблица
- Коэффициенты преломления воды: таблица
- Коэффициенты преломления газов: таблица
Что такое показатель преломления?
Показатель преломления, или Коэффициент преломления, — отвлеченное число, характеризующее преломляющую силу прозрачной среды.
Показатель преломления обозначается латинской буквой π и определяется как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча, входящего из пустоты в данную прозрачную среду:
n = sin α/sin β = const
или как отношение скорости света в пустоте к скорости света в данной прозрачной среде: n = c/νλ из пустоты в данную прозрачную среду.
Показатель преломления считается мерой оптической плотности среды
Определенный таким образом показатель преломления называется абсолютным показателем преломления, в отличие от относительного т. е. показывает, во сколько раз замедляется скорость распространения света при переходе его показателя преломления, который определяется отношением синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе луча из среды одной плотности в среду другой плотности.
Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления:
n = n2/n1,
где n1 и n2 — абсолютные показатели преломления первой и второй среды.
Абсолютный показатель преломления всех тел — твердых, жидких и газообразных — больше единицы и колеблется от 1 до 2, превосходя значение 2 только в редких случаях.
Показатель преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны света и увеличивается с уменьшением длины волны.
Поэтому к букве п приписывают индекс, указывающий, к какой длине волны относится показатель.
Например, для стекла ТФ-1 показатель преломления в красной части спектра составляет nC=1,64210, а в фиолетовой nG’ =1,67298.
Показатели преломления некоторых прозрачных тел
- Воздух — 1 ,000292
- Вода — 1,334
- Эфир — 1 ,358
- Спирт этиловый — 1,363
- Глицерин — 1, 473
- Органическое стекло (плексиглас) — 1 , 49
- Бензол — 1,503
- (Стекло крон — 1,5163
- Пихтовый (канадский), бальзам 1,54
- Стекло тяжелый крон — 1 , 61 26
- Стекло флинт — 1,6164
- Сероуглерод — 1,629
- Стекло тяжелый флинт — 1 , 64 75
- Монобромнафталин — 1,66
- Стекло самый тяжелый флинт — 1 ,92
- Алмаз — 2,42
Неодинаковость показателя преломления для разных участков спектра является причиной хроматизма, т, е. разложения белого света, при прохождении его через преломляющие детали — линзы, призмы и т. д.
Показатель преломления света: таблица
(таблица преломления света в различных средах)
Вещество | Показатель преломления относительно воздуха, n |
Воздух | 1,0 |
Пары ртути | 1,001 |
Лед | 1,31 |
Вода (при 20 °С) | 1,333 |
Эфир | 1,35 |
Ацетон | 1,36 |
Спирт | 1,36 |
Серная кислота | 1,43 |
Подсолнечное масло | 1,47 |
Глицерин | 1,47 |
Скипидар | 1,47 |
Касторовое масло | 1,48 |
Бензол | 1,5 |
Органическое стекло | 1,5 |
Кедровое масло (при 20 °С) | 1,52 |
Каменная соль | 1,54 |
Кварц | 1,54 |
Сахар | 1,56 |
Слюда | 1,58 |
Сероуглерод (при 20 °С) | 1,63 |
Рубин | 1,76 |
Алмаз | 2,417 |
Различные сорта стекла | 1,47-2,04 |
Обратимся к более подробному рассмотрению показателя преломления, введенного нами при формулировке закона преломления.
Показатель преломления зависит от оптических свойств и той среды, из которой луч падает, и той среды, в которую он проникает.
Показатель преломления, полученный в том случае, когда свет из вакуума падает на какую-либо среду, называется абсолютным показателем преломления данной среды.
Пусть абсолютный показатель преломления первой среды есть а второй среды.
Рассматривая преломление на границе первой и второй сред, убедимся, что показатель преломления при переходе из первой среды во вторую, так называемый относительный показатель преломления, равен отношению абсолютных показателей преломления второй и первой сред
Наоборот, при переходе из второй среды в первую имеем относительный показатель преломления
Установленная связь между относительным показателем преломления двух сред и их абсолютными показателями преломления могла бы быть выведена и теоретическим путем, без новых опытов, подобно тому, как это можно сделать для закона обратимости.
Среда, обладающая большим показателем преломления, называется оптически более плотной. Обычно измеряется показатель преломления различных сред относительно воздуха. Абсолютный показатель преломления воздуха равен.
Таким образом, абсолютный показатель преломления какой-либо среды связан с ее показателем преломления относительно воздуха формулой
В табл. содержатся относительные показатели преломления, найденные для ряда случаев преломления света на границе воздуха и соответствующей среды.
Показатель преломления веществ относительно воздуха: таблица
Жидкости | Твердые вещества | ||
Вещество | Вещество | ||
Вода | 1,333 | Сахар | 1,56 |
Спирт этиловый | 1,362 | Алмаз | 2,417 |
Сероуглерод | 1,632 | Рубин | 1,76 |
Глицерин | 1,47 | Стекло (легкий крон) | 1,57 |
Жидкий водород | 1,12 | Стекло (тяжелый флинт) | 1,80 |
Жидкий гелий | 1,028 | Лед | 1,31 |
Показатель преломления зависит от длины волны света, т. е. от его цвета. Различным цветам соответствуют различные показатели преломления.
Это явление, называемое дисперсией, играет важную роль в оптике. Мы неоднократно будем иметь дело с этим явлением в последующих главах.
Данные, приведенные в таблице относятся к желтому свету.
Показатели преломления жидкостей при 20 °C: таблица
Вещество | nD20 | (-dnD/dt)x10-4 |
Аллиловый спирт | 1,4125 * | 4,1 |
Анилин | 1,5861 | 5,2 |
Ацетон | 1 3591 | 4,9 |
Ацетонитрил | 1,3442 | 4,6 |
Ацетофенон | 1,5340 | 4,6 |
Бензиловый спирт | 1,5405 | 4,0 |
Бензол | 1,5011 | 6,35 |
Бромбензол | 1,5601 | 4,9 |
1-Бутанол | 1,3993 | 3,9 |
2-Бутанол | 1,3958 | 3,9 |
Вода | 1,3330 | 0,8 |
Гексан | 1,3751 | 5,4 |
Гептан | 1,3876 | 5,06 |
Глицерин | 1,4744 | 2,2 |
1,4-Диоксан | 1,4224 | 4,3 |
Диэтиловый эфир | 1,3526 | 5,6 |
м-Ксилол | 1,4972 | 5,24 |
о-Ксилол | 1,5054 | 5,13 |
п-Ксилол | 1,4958 | 5,28 |
Метанол | 1,3288 | 3,9 |
Метил ацетат | 1,3593 | — |
Метилформиат | 1,3420 | 4,3 |
Муравьиная кислота | 1,3714 | 3,8 |
Нитробензол | 1,5524 | 4,6 |
Нитрометан | 1,3819 | 4,2 |
Октан | 1,3977 * | 4,8 |
Пентан | 1,3577* | 5,78 |
Пиридин | 1,5095 | 5,5 |
1-Пропанол | 1,3854 | 3,8 |
2-Пропанол | 1,3776 | 3,9 |
Пропионовая кислота | 1,3869 * | 3,8 |
Сероуглерод | 1,6277 | 7,8 |
Тетрахлорметан | 1,4603 | 5,5 |
Тиофен | 1,5289 | 6,33 |
Толуол | 1 4969 | 5,67 |
Трихлорметан (хлороформ) | 1,4456 | 5,0 |
Уксусная кислота | 1,3718 | 3,9 |
Уксусный альдегид | 1,3311 | 5,6 |
Уксусный ангидрид | 1,3902 * | 4,0 |
Фенилгидразин | 1,6105 | 2,4 |
Фенилэтилен (стирол) | 1,5468 | — |
Фенол | 1,54 (45 °С) | — |
Формамид | 1,4472 | — |
Фтортрихлорметан (фреон-11) | 1,5246 (18 °С) | — |
Хлорбензол | 1,5246 | 5,4 |
Циклогексан | 1,4263 * | 5,44 |
Этиленгликоль | 1,4318 | 2,6 |
Этанол | 1,3611 | 4,0 |
Этилацетат | 1,3726 | 4,9 |
Этилформиат | 1,3603 * | 4,4 |
Коэффициент преломления стекла, жидкости, воды, газов, кристаллов и кварца
Коэффициенты преломления кристаллов: таблица
В справочной таблице даны значения коэффициента преломления некоторых кристаллов при 18° С для лучей видимой части спектра, длины волн которых отвечают определенным спектральным линиям.
Элементы, которым принадлежат эти линии, указываются; указаны также приближенные значения длин волн λ этих линий в единицах Ангстрема; более точные значения их длин волн даны в таблице яркие линии испускания.
λ (Å) | Известковый шпат | Плавиковый шпат | Каменная соль | Сильвин | |
обыкн. л. | необыкн. л. | ||||
6708 (Li, кр. л.) | 1,6537 | 1,4843 | 1,4323 | 1,5400 | 1,4866 |
6563 (Н, кр. л.) | 1,6544 | 1,4846 | 1,4325 | 1,5407 | 1,4872 |
6438 (Cd, кр. л.) | 1,6550 | 1,4847 | 1,4327 | 1,5412 | 1,4877 |
5893 (Na, ж. л.) | 1,6584 | 1,4864 | 1,4339 | 1,5443 | 1,4904 |
5461 (Hg, з. л.) | 1,6616 | 1,4879 | 1,4350 | 1,5475 | 1,4931 |
5086 (Cd, з. л.) | 1,6653 | 1,4895 | 1,4362 | 1,5509 | 1,4961 |
4861 (Н, з. л.) | 1,6678 | 1,4907 | 1,4371 | 1,5534 | 1,4983 |
4800 (Cd, с. л.) | 1,6686 | 1,4911 | 1,4379 | 1,5541 | 1,4990 |
4047 (Hg, ф. л) | 1,6813 | 1,4969 | 1,4415 | 1,5665 | 1,5097 |
Коэффициенты преломления оптических стекол: таблица
В таблице даны значения коэффициентов преломления линий С, D и F, длины волн которых приближенно равны: 0,6563 μ, 0,5893 μ и 0,4861 μ.
Оптические стекла | Обозначение | nС | nD | nF |
Боросиликатный крон | 516/641 | 1,5139 | 1,5163 | 1,5220 |
Крон | 518/589 | 1,5155 | 1,5181 | 1,5243 |
Легкий флинт | 548/459 | 1,5445 | 1,5480 | 1,5565 |
Баритовый крон | 659/560 | 1,5658 | 1,5688 | 1,5759 |
» » | 572/576 | 1,5697 | 1,5726 | 1,5796 |
Легкий флинт | 575/413 | 1,5709 | 1,5749 | 1,5848 |
Баритовый легкий флинт | 579/539 | 1,5763 | 1,5795 | 1,5871 |
Тяжелый крон | 589/612 | 1,5862 | 1,5891 | 1,5959 |
» » | 612/586 | 1,6095 | 1,6126 | 1,6200 |
Флинт | 512/369 | 1,6081 | 1,6129 | 1,6247 |
» » | 617/365 | 1,6120 | 1,6169 | 1,6290 |
» » | 619/363 | 1,6150 | 1,6199 | 1,6321 |
» » | 624/359 | 1,6192 | 1,6242 | 1,6366 |
Тяжелый баритовый флинт | 626/391 | 1,6213 | 1,6259 | 1,6379 |
Тяжелый флинт | 647/339 | 1,6421 | 1,6475 | 1,6612 |
» » | 672/322 | 1,6666 | 1,6725 | 1,6874 |
» » | 755/275 | 1,7473 | 1,7550 | 1,7747 |
Коэффициенты преломления кварца в видимой части спектра: таблица
В справочной таблице даны значения коэффициентов преломления лучей обыкновенного (n0) и необыкновенного (ne) для интервала спектра приближенно от 0,4 до 0,70 μ.
λ (μ) | n0 | ne | Плавленый кварц |
0,404656 | 1,557356 | 1,56671 | 1,46968 |
0,434047 | 1,553963 | 1,563405 | 1,46690 |
0,435834 | 1,553790 | 1,563225 | 1,46675 |
0,467815 | 1,551027 | 1,560368 | 1,46435 |
0,479991 | 1,550118 | 1,559428 | 1,46355 |
0,486133 | 1,549683 | 1,558979 | 1,46318 |
0,508582 | 1,548229 | 1,557475 | 1,46191 |
0,533852 | 1,546799 | 1,555996 | 1,46067 |
0,546072 | 1,546174 | 1,555350 | 1,46013 |
0,58929 | 1,544246 | 1,553355 | 1,45845 |
0,643874 | 1,542288 | 1,551332 | 1,45674 |
0,656278 | 1,541899 | 1,550929 | 1,45640 |
0,706520 | 1,540488 | 1,549472 | 1,45517 |
Коэффициенты преломления жидкостей: таблица
В таблице даны значения коэффициентов преломления n жидкостей для луча с длиной волны, приближенно равной 0,5893 μ (желтая линия натрия); температура жидкости, при которой производились измерения n, указывается.
Жидкость | t (°С) | n |
Аллиловый спирт | 20 | 1,41345 |
Амиловый спирт (Н.) | 13 | 1,414 |
Анизол | 22 | 1,5150 |
Анилин | 20 | 1,5863 |
Ацетальдегид | 20 | 1,3316 |
Ацетон | 19,4 | 1,35886 |
Бензол | 20 | 1,50112 |
Бромоформ | 19 | 1,5980 |
Бутиловый спирт (н.) | 20 | 1,39931 |
Глицерин | 20 | 1,4730 |
Диацетил | 18 | 1,39331 |
Ксилол (мета-) | 20 | 1,49722 |
Ксилол (орто-) | 20 | 1,50545 |
Ксилол (пара-) | 20 | 1,49582 |
Метилен хлористый | 24 | 1,4237 |
Метиловый спирт | 14,5 | 1,33118 |
Муравьиная кислота | 20 | 1,37137 |
Нитробензол | 20 | 1,55291 |
Нитротолуол (Орто-) | 20,4 | 1,54739 |
Паральдегид | 20 | 1,40486 |
Пентан (норм.) | 20 | 1,3575 |
Пентан (изо-) | 20 | 1,3537 |
Пропиловый спирт (норм.) | 20 | 1,38543 |
Сероуглерод | 18 | 1,62950 |
Толуол | 20 | 1,49693 |
Фурфурол | 20 | 1,52608 |
Хлорбензол | 20 | 1,52479 |
Хлороформ | 18 | 1,44643 |
Хлорпикрин | 23 | 1,46075 |
Четыреххлористый углерод | 15 | 1,46305 |
Этил бромистый | 20 | 1,42386 |
Этил йодистый | 20 | 1,5168 |
Этилацетат | 18 | 1,37216 |
Этилбензол | 20 | 1.4959 |
Этилен бромистый | 20 | 1,53789 |
Этиловый спирт | 18,2 | 1,36242 |
Этиловый эфир | 20 | 1,3538 |
В таблице ниже даны значения коэффициентов преломления n водных растворов сахара (при 20° С) в зависимости от концентрации с раствора (с показывает весовой процент сахара в растворе).
с (%) | n | с (%) | n |
0 | 1,3330 | 35 | 1,3902 |
2 | 1,3359 | 40 | 1,3997 |
4 | 1,3388 | 45 | 1,4096 |
6 | 1,3418 | 50 | 1,4200 |
8 | 1,3448 | 55 | 1,4307 |
10 | 1,3479 | 60 | 1,4418 |
15 | 1,3557 | 65 | 1,4532 |
20 | 1,3639 | 70 | 1,4651 |
25 | 1,3723 | 75 | 1,4774 |
30 | 1,3811 | 80 | 1,4901 |
Коэффициенты преломления воды: таблица
В таблице даны значения коэффициентов преломления n воды при температуре 20° С в интервале длин волн приближенно от 0,3 до 1 μ.
λ (μ) | n | λ (μ) | n | λ (c) | n |
0,3082 | 1,3567 | 0,4861 | 1,3371 | 0,6562 | 1,3311 |
0,3611 | 1,3474 | 0,5460 | 1,3345 | 0,7682 | 1,3289 |
0,4341 | 1,3403 | 0,5893 | 1,3330 | 1,028 | 1,3245 |
Коэффициенты преломления газов: таблица
В таблице даны значения коэффициентов преломления n газов при нормальных условиях для линии D, длина волны которой приближенно равна 0,5893 μ.
Газ | n |
Азот | 1,000298 |
Аммиак | 1,000379 |
Аргон | 1,000281 |
Водород | 1,000132 |
Воздух | 1,000292 |
Гелин | 1,000035 |
Кислород | 1,000271 |
Неон | 1,000067 |
Окись углерода | 1,000334 |
Сернистый газ | 1,000686 |
Сероводород | 1,000641 |
Углекислота | 1,000451 |
Хлор | 1,000768 |
Этилен | 1,000719 |
Водяной пар | 1,000255 |
_______________
Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.