מקדם שבירה

מקדם שבירה הוא קבוע שמסמל תכונה פיזיקלית של חומר שקוף, המציין את השפעת החומר על מעבר אור דרכו. מקדם שבירה מסומן בדרך-כלל באות ${\displaystyle \ n}$.

אחת ההגדרות של מקדם השבירה היא היחס בין מהירות האור בריק (מסומנת באות c) למהירות האור בחומר הנדון (מסומנת באות v). בהתאם להגדרה זו, מקדם השבירה תמיד גדול או שווה 1, שכן לא ניתן לעבור את מהירות האור בריק.

${\displaystyle n={\frac {c}{v}},}$

הגדרה נוספת קושרת את מקדם השבירה למקדם הדיאלקטרי (${\displaystyle \ \epsilon _{r}}$) ולמקדם המגנטי (${\displaystyle \ \mu _{r}}$) של החומר:

${\displaystyle n={\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}}$

לדוגמה, מקדם השבירה של ריק הוא 1 (מטבע ההגדרה), מקדם השבירה של אוויר הוא מאוד קרוב ל-1 (1.0003), ומקדם השבירה של מים הוא 1.33.

למקדם השבירה שימושים רבים. 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 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.

זוהי טבלה של מקדמי שבירת האור בחומרים שונים.

מקדם שבירה מרוכב

באופן מעשי, מקדם השבירה של חומרים יהיה בעל גודל מרוכב. ניתן להציג את מקדם השבירה המרוכב באופן הבא:

${\displaystyle {\tilde {n}}=n+iK}$

כאשר החלק המדומה ${\displaystyle K}$ מתכוון לבליעה של החומר - ${\displaystyle \alpha }$:

${\displaystyle \alpha ={\frac {4\pi K}{\lambda }}}$

ראו גם

• אופטיקה
• שקיפות (אופטיקה)
• אור
• מקדם דיאלקטרי
• מקדם מגנטיות
• חוק סנל

קישורים חיצוניים

• רשימה של מקדמי שבירה בחומרים