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两种介质进行比较时,折射率较大的称光密介质,折射率较小的称光疏介质。折射率与介质的电磁性质密切相关。根据经典电动力学, 和 分别为介质的相对电容率和相对磁导率。折射率还与波长有关,称色散现象。手册中提供的折射率数据是对某一特定波长而言的(通常是对钠黄光,波长为5893Å)。气体折射率还与温度和压强有关。空气折射率对各种频率的光都非常接近于1,例如空气在20℃,760mmHg时的折射率为1.00027。在工程光学中常把空气折射率当作1,而其他介质的折射率就是对空气的相对折射率。
影响介质折射率的因素主要有以下几个方面。
离子半径
根据麦克斯韦电磁场理论,光在介质中的传播速
度应为 ,由此可得: 。其中c为真空中的光速,μ为介质的磁导率,ε 为介质的介电常数, 为真空中磁导率, 为真空中介电常数, 为介质的相对磁导率, 为介质的相对介电常数。在无机材料这样的电介质中 ,故有 。说明介质的折射率随其介电常数的增大而增大。而介电常数则与介质极化有关。由于光(电磁辐射)和原子内部电子体系的相互作用,光速被减慢了。
当离子半径增大时,其介电常数也增大,因而n也随之增大。因此,可以用大离子得到高折射率的材料。如硫化铅的n=3.912,用小离子得到低折射率的材料,如四氯化硅的n=1.412。
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