מקדם שבירה
מקדם שבירה הוא קבוע שמסמל תכונה פיזיקלית של חומר שקוף, המציין את השפעת סוג החומר על מעבר אור דרכו. מקדם שבירה מסומן בדרך-כלל באות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n} . אחת ההגדרות של מקדם השבירה היא היחס בין מהירות האור בריק (מסומנת באות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle c} ) למהירות האור בחומר הנדון (מסומנת באות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v} ):
- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n = \frac{c}{v}}
לדוגמה, מקדם השבירה של ריק הוא 1 (על פי ההגדרה). מקדם השבירה של אוויר קרוב מאוד ל-1 (1.0003), של מים הוא 1.33 ושל מואסניט הוא מעל ל-6.5.
הגדרה נוספת קושרת את מקדם השבירה למקדם הדיאלקטרי (הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \epsilon_r} ) ולמקדם המגנטי (הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \mu_r} ) של החומר:
- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle n=\sqrt{\epsilon_r\mu_r}}
מקדם השבירה בא לידי ביטוי בחישובים רבים בתחום האופטיקה. הוא מופיע בין השאר בחוק סנל לשבירה של אור, בנוסחת לוטשי העדשות (המאפשרת קביעה של מרחק המוקד לפי צורת העדשה והחומר ממנו היא עשויה), במאפייני סיבים אופטיים ועוד.
מקדם השבירה הנתון של גז משתנה בהתאם לצפיפות ולטמפרטורה שלו. לדוגמה, אם צפיפותו קטנה, אז קטן מקדם השבירה גם כן. כמו כן, מקדם השבירה של חומר מסוים משתנה על פי אורך הגל המדובר ועוצמת האור.
בחומרים במבנה של סריג תיתכן תלות של מקדם השבירה בכיוון של האור המועבר בחומר ובחומרים בעלי פעילות אופטית מקדם השבירה תלוי אף בקיטוב (ראו תופעת שבירה כפולה). ישנם חומרים שהם בעלי מקדם שבירה שלילי, כלומר שהיחס בין סינוס זווית השבירה לסינוס זווית הפגיעה הוא שלילי. חומרים אלה יכולים לגרום להחזרה מלאה בתוכם.
להלן טבלה של מקדמי שבירת האור בחומרים שונים.
| החומר | n כאשר λ=589.3 nm |
|---|---|
| ריק | 1 (בדיוק) |
| הליום | 1.000036 |
| אוויר ב-STP | 1.0002926 |
| פחמן דו-חמצני | 1.00045 |
| קרח מים | 1.31 |
| מים נוזליים (20°C) | 1.333 |
| אתנול | 1.36 |
| גליצרין | 1.4729 |
| פרספקס | 1.4914 |
| הליט | 1.516 |
| פוליקרבונט | 1.59 |
| מלח בישול | 1.544 |
| ברום | 1.661 |
| זכוכית | 1.5 עד 1.9 |
| cubic zirconia | 2.15 עד 2.18 |
| יהלום | 2.419 |
| מואסאניט | 2.65 עד 2.69 |
| צינובר (גופרת כספית) | 3.02 |
| גליום פוספיד (Gallium phosphide) | 3.5 |
| צורן (סיליקון) | 4.01 |
| עיבוי בוז-איינשטיין | שואף לאינסוף (עד לכדי "עצירת" האור) |
מקדם שבירה מרוכב
באופן מעשי, מקדם השבירה של חומרים יהיה בעל גודל מרוכב. ניתן להציג את מקדם השבירה המרוכב באופן הבא:
- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \tilde{n}=n-iK}
כאשר החלק המדומה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle K} מתייחס לכמות הבליעה של החומר :
- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \alpha=\frac{4\pi K}{\lambda} }
ראו גם
קישורים חיצוניים
- רשימה של מקדמי שבירה בחומרים
- מקדם שבירה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
- האגודה הבינלאומית לתכונות מים וקיטור (IAPWS), IAPWS R9-97:Release on the Refractive Index of Ordinary Water substance as a Function of Wavelength, Temperature and Pressure, ספטמבר 1997 (באנגלית)
מקדם שבירה39760429Q174102