Index lomu světla

Index lomu světla, obvykle značený n, je bezrozměrná veličina specifická pro dané optické prostředí resp. pro danou dvojici prostředí. Charakterizuje rychlost světla v daném prostředí. Podle toho, s čím porovnáváme rychlost světla v daném prostředí, rozlišujeme absolutní a relativní index lomu.

Obsah 1 Absolutní a relativní index lomu 1.1 Absolutní index lomu 1.2 Relativní index lomu 2 Lom světla 3 Totální odraz 4 Měření indexu lomu 5 Odkazy 5.1 Související články 5.2 Zdroj

upravit Absolutní a relativní index lomu

upravit Absolutní index lomu

Absolutní index lomu je definovaný jako poměr rychlosti šíření světla ve vakuu c a rychlosti v v daném prostředí:

Absolutní index lomu je charakteristikou konkrétního prostředí, jedná se o materiálovou konstantu. U řady pevných látek je tabelován. Index lomu je obecně závislý na vlnové délce procházejícího záření.

Protože je v každém prostředí rychlost světla nižší než rychlost světla ve vakuu, je absolutní index lomu vždy vyšší než jedna.

upravit Relativní index lomu

Relativní index lomu je definovaný jako poměr rychlosti šíření světla ve dvou optických prostředích v₁ a v₂:

Zatímco absolutní index lomu je materiálovou konstantou, relativní index lomu je závislý na uspořádání, obvykle tedy charakterizuje vlastnosti rozhraní dvou optických prostředí. Relativní index lomu na rozhraní prostředí označených čísly 1 a 2 a označovaný obvykle n₁₂ úzce souvisí s absolutními indexy lomu těchto prostředí n₁ a n₂, vlastně je dán jejich poměrem (v opačném pořadí!). Vztah se odvodí následujícím způsobem:

upravit Lom světla

Dopadá-li světlo na rozhraní dvou různých optických prostředí, dochází k jeho odrazu (paprsek se vrací do prostředí, ze kterého přišel pod stejným úhlem a ve stejné rovině) a lomu (paprsek se lomí do druhého prostředí). Při lomu světla paprsek dopadající pod úhlem α od kolmice na optické rozhraní mění svůj směr a láme se pod úhlem β se změněnou rychlostí, charakteristickou pro druhé prostředí.

Dle Snellova zákona platí:

Prostředí o menším indexu lomu se označuje jako prostředí opticky řidší, prostředí o indexu lomu vyšším se označuje jako prostředí opticky hustší.

Pokud je úhel dopadu α větší než úhel β, hovoříme o lomu ke kolmici. Tato situace nastává v případě, že světlo vstupuje z prostředí opticky řidšího do prostředí opticky hustšího.

V případě, že je úhel β větší než úhel α, hovoříme o lomu od kolmice. Zcela analogicky toto nastává, pokud světlo postupuje z prostředí opticky hustšího do prostředí opticky řidčího.

upravit Totální odraz

Dochází-li k lomu od kolmice, může při určitém úhlu dopadu nastat situace, že procházející paprsek bude kolmý na kolmici, tedy měl by procházet právě rovinou rozhraní. Tento úhel nazýváme mezní úhel. Pro paprsky, které při dopadu na rozhraní svírají s kolmicí úhel větší než mezní, se rozhraní chová jako zrcadlo a dochází k totálnímu odrazu (synonymně se používá tvar úplný odraz). Velikost mezního úhlu φ závisí pouze na indexu lomu:

upravit Měření indexu lomu

Přístroj určený k měření indexu lomu se nazývá refraktometr. Refraktometr je obvykle založen na měření mezního úhlu (Abbého refraktometr pro kapaliny, Pulfrichův refraktometr pro pevné látky). Index lomu lze měřit i přímo měřením lomu např. laserového paprsku při průchodu daným prostředím pomocí goniometru (zařízení pro přesné měření úhlů), ovšem je třeba použít geometricky přesně definovaný kus měřeného materiálu.

V medicíně má význam především měření indexu lomu kapalin. Platí totiž, že index lomu roztoku je závislý na koncentraci roztoku, takže měření indexu lomu lze využít jako kvantitativní analytickou metodu. Měření indexu lomu moči může sloužit jako metoda stanovení relativní hustoty. Podobně měření indexu lomu séra je metoda používaná rychlému stanovení celkové bílkoviny.

upravit Odkazy

upravit Související články

• Polarizace světla
• Polarimetrie
• Viditelné světlo

upravit Zdroj

• KUBATOVA, Senta. Biofot [online]. [cit. 2011-01-31]. <http://uloz.to/1162346/biofot.doc>.