3. Определение показателя преломления

При прохождении излучения через вещество его скорость уменьшается. Мерой замедления скорости является показатель преломлениявещества, через которое проходит свет. При этом энергия света поглощается в той или иной степени, т.е. уменьшается его интенсивность. Так происходитпоглощение светавеществом, и при увеличении степени поглощения вещество становится менее прозрачным.

Жидкости и стеклане имеют регулярной атомной структуры, ибо их атомы или молекулы характеризуются беспорядочным расположением. По этой причине все направления прохождения света через жидкости и стекла статистически равноправны, в связи с чем они обладают только одним значением показателя преломления (для света данной длины волны), который не изменяется в зависимости от направления прохождения света через вещество.

Кристаллы кубической сингонииимеют только одно значение показателя преломления (для данной длины волны) вне зависимости от направления прохождения через них света. Они обладают закономерным расположением атомов, которое характеризуется высокой степенью симметрии, приводящей к тому, что атомные группы оказываются идентичными вдоль любого выбранного направления, а потому скорость света замедляется в равной степени на любом направлении. Такие вещества, имеющие только один показатель преломления, называютсяоптически изотропными.

Кристаллы средних и низших сингонийхарактеризуются закономерной ориентацией атомных групп в решетках с различными параметрами решетки по разным направлениям. Поэтому они по-разному влияют на поведение света, проходящего через атомную решетку в разных направлениях. В таких кристаллах значения показателей преломления зависят от направления прохождения света. Такие вещества называютсяоптически анизотропными.

Когда пучок света переходит из менее плотной изотропной среды в более плотную перпендикулярно (по нормали) границе между ними, то его скорость уменьшается, но не меняется направление движения. Однако, когда пучок света падает на границу раздела сред под острым (косым) углом, снижение скорости на этой границе заставляет лучи изгибаться, или преломляться(рис. 3).

Из курса физики вспомним связь, существующую между углом падения и углом отражения: «для данных двух сред отношение синуса угла падения (sin i) к синусу угла преломления (sin r) есть величина постоянная, равная отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде». Показатель преломления (n) выражается формулой или (отношение скоростей света в каждой из сред). Когда свет, распространяющийся в какой-нибудь среде, падает на границу с другой средой, обладающей иной оптической плотностью, то какая-то часть его проходит в нее и преломляется. Однако другая часть отражается от границы обратно в первую среду.

Дисперсия показателей преломления.Скорость распространения света одинакова для всех длин волн только в изотропной среде. В анизотропных средахскорости света и показатели преломления для разных длин волн отличаются друг от друга. Это и называетсядисперсиейпоказателей преломления(рис.4).

Для некоторых сред разница между показателями преломления волн разной длины является весьма существенной (так, например, высокая дисперсия, свойственная алмазу – 0.062 придает этому минералу неповторимую игру и алмазный блеск). Обычно показатели преломления вещества возрастают с уменьшением длины волны света. Такая дисперсия называетсянормальной.Однако существуют среды, в которых показатели преломления уменьшаются параллельно уменьшению длины волны. Такая дисперсия показателей преломления называетсяаномальной.