آشنایی با ضریب شکست نور

ضریب شکست نوری

شکست نور به تغییر مسیر نور هنگام انتقال نور از جسمی به جسم دیگر می گویند که هر جسمی چگالی نوری خاص خود را داراست (انتقال نور از هوا به گوهر).
چگالی نور ویژگی است که  نور هنگام کم شدن سرعتش نشان می دهد که هر ماده ای مقدار معینی سرعت نور را کم می کند بدین معنی که بالاترین چگالی نور، از سرعت نور کمتری برخوردار است. این تغییر سرعت نور سبب بازتاب می شود، بطوریکه می توانید هنگام دیدن قاشق درون ظرف آب این حالت را مشاهده کنید. بخاطر اینکه نور در آب آهسته تر از هوا منتقل می شود، قاشق خمیده دیده می شود، این خمیدگی همان شکست نور است. می توان هنگام عبور نور در حالت عادی، شکست نور را با قانون اسنل (Snell’s Law) محاسبه کرد.
در تصویر زیر، زاویه تابش با i نشان داده می شود و زاویه شکست با r. وقتی نور از هوا به محیط با چگالی نوری متوسطی (همچون گوهر) منتقل می شود، با زاویه نسبت به خط فرضی که آن را خط نرمال  (NO) می نامند به سطح آن برخورد می کند. خط نرمال خطی است که نقطه برخورد نور قائم بر سطح است. بنابراین تا حدی به گوهر نفوذ خواهد کرد (و بخشی دیگر بازتاب می شود). و با توجه به کم شدن سرعت نور در سنگ، پرتو نور به سمت خط نرمال انحناء خواهد داشت (شکست نوری).

محاسبات ریاضی قوانین اسنل در شکست نور

معادلات ریاضی در مورد ضریب شکست نوری بر مبنای قوانین اسنل (Snell) است. شکست نور از قوانین اسنل پیروی می کند که اشاره به حالات زیر دارد:

• سینوس زاویه تابش i و سینوس زاویه شکست r که نسبت به یکدیگر در یک نسبت، ثابت هستند. این نسبت به عنوان شاخص ضریب شکست نور شناخته شده است. نسبت هر دو به طول موج نور در جسم بستگی به انتقال نور دارد.

• پرتو برخورد کرده (incident ray)، پرتو شکسته شده (refracted ray) و خط نرمال (normal lie) در یک سطح واقعند.

مخفف شده ضریب شکست نور با n نشان داده می شود. میزان ضریب شکست نور به سرعت نور بستگی دارد که در زیر آورده شده است:

دستگاه رفرکتومتر

این ابزار برای اندازه گیری ضریب شکست نوری گوهرها استفاده میشود.