معامل الانكسار

معامل الانكسار أو قرينة الانكسار Refractive index، هو معامل يبين مدى تاثر المادة بالأمواج الكهرومغناطيسية. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي. زيادة معامل الانكسار يؤدي إلى نقصان سرعة الضوء c في الوسط. فعلى سبيل المثال، الزجاج العادي له معامل إنكسار يساوي 1.5، هذا يعني أن سرعة الضوء في الزجاج تنخفض بنسبة 0.67 عنها في الفراغ.

Wavefronts from a point source in the context of Snell's law. The region below the gray line has a higher index of refraction and proportionally lower wave velocity than the region above it.

بلورة كالسيتية موضعة على ورقة مع ظهور بعض الحروف بخاصية الانكسار المزدوج

ليس لمعامل الانكسار وحدة تميزه وهو دائماً أكبر من الواحد الصحيح. كلما ازدادت الكثافة زاد معامل الانكسار للمادة وبالنسبة للعدسات المصححة للنظر فيصاحب ذلك الارتفاع (للكثافة ومعامل الانكسار)انخفاض السمك. معامل الانكسار يعتمد على طول الموجة، ويمكن مشاهدة ذلك في المنشور الزجاجي.

وهو معامل يبين مدى تاثر المادة بالامواج الكهرومغناطيسية. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي.

على سبيل المثال، الزجاج العادي له قرينة إنكسار تساوي 1.5، هذا يعني أن سرعة الضوء في الزجاج تنخفض بنسبة 0.67 عنها في الفراغ.

ليس لمعامل الانكسار وحدة تميزه و هو دائمًا أكبر من الواحد الصحيح. كلما ازدادت الكثافة زاد معامل الانكسار للمادة وبالنسبة للعدسات المصححة للنظر فيصاحب ذلك الارتفاع (للكثافة ومعامل الانكسار)انخفاض السمك. معامل الانكسار يعتمد على طول الموجة, ويمكن مشاهدة ذلك في المنشور الزجاجي. زيادة معامل الانكسار يؤدي إلى نقصان سرعة الضوء c في الوسط.

على العموم، فإنّ معامل الانكسار غير ثابت ويعتمد على طول الموجة الكهرومغناطيسيّة. بالإضافة، فلبعض المواد يختلف معامل الانكسار وفق اتجاه تقدّم الموجة الكهرومغناطيسية في المادة، وتستعمل هذه المواد لتغيير اتجاه استقطاب تلك الأمواج.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 سرعة الضوء

انكسار الضوء عند تلامس وسطين ذوي معاملي انكسار مختلفين، n₂ > n₁. Since the phase velocity is lower in the second medium (v₂ < v₁), the angle of refraction θ₂ is less than the angle of incidence θ₁; that is, the ray in the higher-index medium is closer to the normal.

The speed of all electromagnetic radiation in vacuum is the same, approximately 3×10⁸ m/s, and is denoted by c. لذلك، لو كانت v هي سرعة الطور لإشعاع تردد معين في مادة معينة، فإن معامل الانكسار يكون كالتالي:

$n={\frac {c}{v}}$

أو بالعكس

$v={\frac {c}{n}}.$

معامل الانكسار غير ثابت ويعتمد على طول الموجة الكهرومغناطيسيّة. بالإضافة، فلبعض المواد يختلف معامل الانكسار وفق اتجاه تقدّم الموجة الكهرومغناطيسية في المادة، وتستعمل هذه المواد لتغيير اتجاه استقطاب تلك الأمواج.

 حساب معامل الانكسار

معامل الانكسار n هو معامل يبين مدى تأثر المادة بالأمواج الكهرومغناطيسية. يتكون معامل الانكسار من جزئين حقيقي وخيالي. زيادة معامل الانكسار يؤدي إلى نقصان سرعة الضوء c في الوسط.

معامل الانكسار يعتمد على طول الموجة, ويمكن مشاهدة ذلك في المنشور الزجاجي.

سرعة الموجة في الوسط = سرعة الضوء/ معامل إنكسار الوسط

رياضيا تعطى قيمة معامل الانكسار بالعلاقة:

$n={\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}=c/v_{p}$

حيث:

n معامل انكسار الضوء في المادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,

ε_r معامل السماحية النسبي للمادة أكبر من الواحد لغير الفراغ,

μ_r معامل النفاذية النسبي أكبر من الواحد لغير الفراغ.

v_p سرعة الضوء في المادة

 التشتت والامتصاص

انظر أيضاً: تشتت (بصريات)

اختلاف معامل الانكسار وطول الموجة لأنواع الزجاج المختلفة.

في المواد الحقيقية، فإن الاستقطاب لا يستجيب على الفور لمجال مُعرَّض له. وهذا يسبب فقدان عازل، يمكن التعبير عنه بالسماحية التي هي عدد معقد وتعتمد على التردد. والمواد الحقيقية ليست عوازل مثالية، أي مقاومية تيار مباشر غير صفرية. وبأخذ كلا المنظورين في الاعتبار، فإن معامل انكسار معقد يمكن تعريفه كالتالي:

${\tilde {n}}=n+i\kappa .$

وهنا، الجزء الحقيقي من معامل الانكسار n تبين سرعة الطور، بينما الجزء التخيلي κ يبين كمية فقدان الامتصاص عندما تنتشر الموجة الكهرومغناطيسية عبر المادة. (انظر الأوصاف الرياضية للعتمة.) κ كثيراً ما تسمى معامل الانقراض في الفيزياء. ("معامل الانقراض" له تعريف مختلف في الكيمياء.) فكل من n و κ يعتمد على التردد (طول موجة). وفي معظم الأحوال $\kappa >0$ (الضوء يتم امتصاصه) أو $\kappa =0$ (الضوء يسافر للأبد بدون فاقد). في حالات خاصة، وخصوصاً في الليزرات، فإنه من الممكن أيضاً أن يكون $\kappa <0$ (الضوء يتم تضخيمه).

وهناك طريقة أخرى للتعبير الرياضي ${\tilde {n}}=n-i\kappa$ بدلاً ${\tilde {n}}=n+i\kappa$, ولكن حيث $\kappa >0$ مازالت تناظر الفقدان. ولذلك فهاتين الطريقتين غير متلائمتين ولا يجب الخلط بينهما. الفرق يرتبط بتعريف اعتماد الزمن الجيبي كالتالي $\mathrm {Re} (e^{-i\omega t})$ ضد $\mathrm {Re} (e^{+i\omega t})$. انظر الأوصاف الرياضية للعتمة.

 العلاقة بثابت العازل

ثابت العازل (الذي يعتمد، في العادة، على طول الموجة) هو ببساطة مربع معامل الانكسار (المركب) في وسط غير مغناطيسي (one with a relative permeability of unity). The refractive index is used for optics in Fresnel equations and Snell's law; while the dielectric constant is used in Maxwell's equations and electronics.

Where ${\tilde {\epsilon }}$, $\ \epsilon _{1}$, $\ \epsilon _{2}$, $n$, and $\ \kappa$ are functions of wavelength:

${\tilde {\epsilon }}=\epsilon _{1}+i\epsilon _{2}=(n+i\kappa )^{2}.$

Conversion between refractive index and dielectric constant is done by:

$\ \epsilon _{1}=n^{2}-\kappa ^{2}$

$\ \epsilon _{2}=2n\kappa$

$\ n={\sqrt {\frac {{\sqrt {\epsilon _{1}^{2}+\epsilon _{2}^{2}}}+\epsilon _{1}}{2}}}$

$\kappa ={\sqrt {\frac {{\sqrt {\epsilon _{1}^{2}+\epsilon _{2}^{2}}}-\epsilon _{1}}{2}}}.$

 عدم التجانس

A gradient-index lens with a parabolic variation of refractive index (n) with radial distance (x). The lens focuses light in the same way as a conventional lens.

 العلاقة بالكثافة

Relation between the refractive index and the density of silicate and borosilicate glasses.

 التطبيقات

Wavefronts from a point source in the context of Snell's law. The region below the gray line has a higher index of refraction and proportionally lower wave velocity than the region above it.

 انظر أيضاً

ظاهرة كير Kerr Effect ظاهرة بوكل Pockel's Effect . قائمة معاملات الانكسار الخصائص البصرية للماء والثلج معادلة سلماير Total internal reflection

Negative refractive index أو الانكسار السالب Index-matching material Birefringence حساب خصائص الزجاج Ellipsometry Metamaterial Negative index metamaterials معادلة لورنتز-لورنز