thumb|Snells lag beskriver ljusbrytning: n1 sin Θ1 = n2 sin Θ2. Brytningsindex, även kallat refraktionsindex, är en materialegenskap som beskriver utbredningen av elektromagnetiska vågrörelser i ett ämne.
När en våg går snett från ett medium till ett annat med olika brytningsindex medför hastighetsändringen en ändring av utbredningsriktningen, där vinkeln bestäms av skillnaden mellan brytningsindex i medierna. Ändringen i brytningsindex kan vara språngartad, till exempel gränsytan mellan vattnet i en sjö och luften. Men det finns också fall där brytningsindex ändrar sig kontinuerligt, till exempel inom en luftmassa, där temperatur och tryck ändras långsamt utefter vågens utbredning.
Definition:
där n är brytningsindex, c ljushastigheten i vakuum och v utbredningshastigheten i det aktuella ämnet, εr är relativa permittiviteten och μr relativa permeabiliteten.
Frekvensberoende Brytningsindex är frekvensberoende (dispersion). Om inget annat sägs, avses gult natriumljus (Fraunhoferska dubbellinjen D, 589 nm) samt normal temperatur (20 °C) och tryck (1033 hPa) (NTP).
För en metall, där relativa permeabiliteten är ungefär 1, är brytningsindex för små vinkelfrekvenser ω ungefär lika med
där ωp är plasmonfrekvensen, n är elektrontätheten, e elektronens laddning, m dess massa och ε0 permittiviteten i vakuum.
Tillämpningar Några praktiska exempel där brytningsindex spelar in:
Refraktion: ett sugrör i ett dricksglas med vatten synes vara knäckt vid vätskeytan, trots att sugröret bevisligen är alldeles rakt. Orsaken är att vatten har annat brytningsindex än luft.
Hägringsfenomenet beror på att atmosfären är skiktad i lager med olika brytningsindex, vilket är en följd av språngvisa ändringar av temperatur, barometerstånd, fuktighet m m.
Radiovågors avböjning i jonosfären på grund av skiktning med olika täthet av joner och fria elektroner. Denna avböjning är förklaringen till att långdistanskommunikation med kortvåg är möjlig.
Uppkomsten av s.k. radaränglar, liknande mekanism som vid hägringar vid synligt ljus, fast i detta fall med radiovågor.
Brytningsindex för några material
Vakuum 1 (exakt) Syrgas 1,00027 Luft 1,00029 Kvävgas 1,00030 Vatten 1,33 Etanol 1,36 Terpentin 1,47 Kronglas 1,51 Bergkristall 1,54 Flintglas 1,75 Guanin 1,83 Diamant 2,417 Titandioxidkristall 3
Se även Huygens princip Optik Schlierenfotografering Snells lag Vågfront
Källor
Externa länkar
Kategori:Optik Kategori:Dimensionslösa storheter