1. Snells lag:
* Tillämpligt för: Ljus som passerar från ett medium till ett annat.
* Formel: n₁ * sin (θ₁) =n₂ * sin (θ₂)
* n₁ och n₂ är brytningsindexen för de första respektive andra medierna.
* θ₁ och θ₂ är vinklarna för infall och brytning.
* Förfarande:
1. Lys en ljusstråle i en känd vinkel (θ₁) på ytan på ämnet.
2. Mät brytningsvinkeln (θ₂) med hjälp av en protractor eller annat lämpligt verktyg.
3. Om du känner till brytningsindexet för det första mediet (N₁) kan du beräkna ämnets index (n₂) med hjälp av formeln ovan.
2. Cauchys ekvation:
* Tillämpligt för: Transparenta material i det synliga ljusspektrumet.
* Formel: n =a + (b/λ²) + (c/λ⁴) + ...
* A, B, C är konstanter specifika för materialet.
* λ är ljusets våglängd.
* Förfarande:
1. Mät refraktivt index för ämnet vid olika våglängder med hjälp av en refraktometer eller annat lämpligt instrument.
2. Montera datapunkterna på Cauchys ekvation för att bestämma konstanterna A, B och C.
3. Du kan sedan använda denna ekvation för att beräkna brytningsindexet vid annan våglängd.
3. Lorentz-Lorenz Ekvation:
* Tillämpligt för: Beräkning av brytningsindex baserat på materialets molekylära egenskaper.
* Formel: (n² - 1)/(n² + 2) =(4π/3) * n * α
* N är antalet täthet för molekyler.
* α är molekylernas polariserbarhet.
* Förfarande:
1. Bestäm antalet densiteten (n) för molekylerna i ämnet.
2. Beräkna polariserbarheten (a) för molekylerna med användning av teoretiska modeller eller experimentella data.
3. Ersätt dessa värden i Lorentz-Lorenz-ekvationen för att erhålla brytningsindexet (N).
4. Fresnel -ekvationer:
* Tillämpligt för: Beräkning av brytningsindex baserat på reflektions- och transmissionskoefficienter för ljus vid gränssnittet mellan två medier.
* Formel: Komplexa matematiska ekvationer som involverar reflektions- och transmissionskoefficienter, incidensvinkel och brytningsindex.
* Förfarande:
1. Mät reflektions- och transmissionskoefficienterna för ljus i olika infallsvinklar.
2. Lös Fresnel -ekvationerna med hjälp av de uppmätta data för att bestämma ämnets brytningsindex.
5. Beräkningsmetoder:
* Tillämpligt för: Mer komplexa material och situationer där analysmetoder är svåra.
* Förfarande:
1. Använd beräkningsmodeller baserade på elektromagnetisk teori och materialegenskaper för att simulera ljusinteraktion med ämnet.
2. Modellen kan förutsäga brytningsindex baserat på det simulerade optiska svaret.
Att välja rätt metod:
Den bästa metoden för att bestämma brytningsindexet beror på det specifika ämnet, tillgänglig utrustning och önskad noggrannhet. Snells lag är enkel för enkla mätningar, medan Cauchys ekvation är användbar för synligt ljus. Lorentz-Lorenz- och Fresnel-ekvationerna ger mer sofistikerade tillvägagångssätt för att karakterisera material. Beräkningsmetoder är särskilt användbara för komplexa system.
Obs: Dessa metoder används vanligtvis för att beräkna brytningsindexet för ljus i det synliga spektrumet. Liknande tillvägagångssätt kan emellertid tillämpas på annan elektromagnetisk strålning, såsom infraröd eller ultraviolett.
