Warum haben optische Medien unterschiedliche Brechungsindizes?

Die optische Dichte ist ein Maß für die Brechkraft eines Mediums. Mit anderen Worten, je höher die optische Dichte, desto mehr wird das Licht gebrochen oder verlangsamt, wenn es sich durch das Medium bewegt. Die optische Dichte hängt mit dem Brechungsindex zusammen, da Materialien mit einem hohen Brechungsindex auch eine hohe optische Dichte haben. Licht bewegt sich langsamer durch ein Medium mit hohem Brechungsindex und hoher optischer Dichte und schneller durch ein Medium mit niedrigem Brechungsindex und niedriger optischer Dichte. Um die Frage noch einmal zu formulieren, warum haben optische Medien unterschiedliche Brechungsindizes?

Fragen Sie also abschließend nach den Faktoren, die den Brechungsindex eines Mediums beeinflussen?
Ich würde argumentieren, dass der Unterschied auf die Unterschiede in der Dielektrizitätskonstante in den verschiedenen Medien zurückzuführen ist. Weitere Einzelheiten finden Sie auf der Wikipedia-Seite zum Brechungsindex (der Link ist ein direkter Link zum entsprechenden Abschnitt des langen Artikels).
Die optische Dichte bezieht sich normalerweise darauf, wie „dunkel“ ein Material ist – und sie wird auf einer logarithmischen Skala ausgedrückt. In der Fotografie beispielsweise stoppt ein OD=2-Filter die Hälfte des Lichts. In der Spektroskopie werden die Logarithmen zur Basis 10 genommen. Aber Sie scheinen eine andere Definition der optischen Dichte zu haben? ... können Sie bitte erklären, was Sie wirklich fragen - ich denke (wie Kyle kommentierte), dass Sie wirklich nur nach Brechung fragen Index, aber ich bin verwirrt.
@Floris Ich glaube, Pertunia verwendet die hier zu findende Definition: physicalclassroom.com/class/refrn/Lesson-1/…
@Draksis - du musst recht haben: aber in all den Jahren meines Physikstudiums war mir diese Verwendung des Wortes nicht begegnet ...

Antworten (1)

Der Brechungsindex beschreibt die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem Medium. Also um deine Frage nochmal zu formulieren:

Warum ist die Lichtgeschwindigkeit in manchen Medien langsamer als in anderen?

Die Wellengleichung sagt uns, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit von zwei Faktoren abhängt: Einer ist ein Trägheitsterm , während der andere ein elastischer Term ist. Betrachten wir einen einfachen Fall einer Zeichenfolge. Die Geschwindigkeit der Wellenausbreitung in einer Saite geht als

v = T μ
Wo T ist die Spannung, und μ ist die Masse pro Längeneinheit.

Wenn sich Licht in einem dielektrischen Medium ausbreitet, werden die Elektronen in diesem Medium durch das EM-Feld des Lichts bewegt. Diese sich bewegenden Elektronen senden wiederum eine elektromagnetische Welle aus, aber diese Welle wird in Phase mit dem Signal nacheilen, das ihre Bewegung verursacht hat.

Aufgrund dieser Phasenverzögerung ist das kombinierte Signal, das sich ausbreitet, die Summe des ursprünglichen Signals (jetzt etwas kleiner, weil es einen Teil seiner Energie an das Elektron abgegeben hat) plus das phasenverschobene Signal des Elektrons. Zusammen erzeugen sie eine Phasenverschiebung im Originalsignal – es ist, als würde es langsamer werden.

Die Verschiebung aufgrund eines Elektrons ist winzig; aber je mehr Elektronen Sie pro Volumeneinheit haben, desto größer wird der Effekt sein. Die tatsächliche Kraft, mit der die Elektronen gebunden werden (die "elastische Konstante", wenn Sie möchten), spielt ebenfalls eine Rolle, sodass Sie nicht einfach sagen können, dass der Brechungsindex mit der Dichte skaliert - aber für ähnliche Materialien tut er es; Die folgende Grafik (von http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/3b/Density-nd.GIF ) zeigt, dass ähnliche Materialien mit unterschiedlichen Dichten eine ziemlich glaubwürdige Beziehung zwischen Dichte und Brechungsindex haben:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Wikipedia-Seite zum Brechungsindex enthält einige weitere Informationen zum Thema ...

Warum haben optische Medien unterschiedliche Brechungsindizes?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v