Índex de refracció: diferència entre les revisions

A la microescala, la velocitat de fase d'una ona electromagnètica es fa més lenta en un material a causa que el [[camp elèctric]] crea una pertorbació en les càrregues de cada àtom (principalment els [[Electró|electrons]]) proporcional a la [[susceptibilitat elèctrica]] del medi (de la mateixa manera, el camp magnètic crea una pertorbació de la [[susceptibilitat magnètica]]). A mesura que els camps electromagnètics oscil·len en l'ona, les càrregues en el material seran «sacsejades» d'anada i tornada a la mateixa freqüència. {{sfn|Hecht|2002|p=67}}Així, les càrregues irradien la seva pròpia ona electromagnètica que es troba en la mateixa freqüència, però en general amb un [[Fase (ona)|retard de fase]], ja que les càrregues es poden moure fora de fase amb la força d'accionament ''(vegeu [[Oscil·lador harmònic|oscil·lador harmònic sinusoïdal conduït]])''.

La [[Resolució òptica|resolució]] d'un bon [[microscopi òptic]] està determinada principalment per l'[[apertura numèrica]] ''(numeral aperture'', NA) de la seva lent d'objectiu. L'apertura numèrica al seu torn està determinat per l'índex de refracció ''n'' del medi que omple l'espai entre la mostra i la lent, i l'angle de recollida de la llum mitjana ''θ'' d'acord amb:<ref name=Carlsson>{{cite ref-web |first nom= Kjell |last cognom= Carlsson |url = https://www.kth.se/social/files/542d1251f276544bf2492088/Compendium.Light.Microscopy.pdf |title títol= Light microscopy |year any= 2007}}</ref>

Per als gasos, ''n - 1'' és proporcional a la densitat del gas, sempre que la composició química no canviï.<ref>{{cite ref-web | url = http://emtoolbox.nist.gov/Wavelength/Documentation.asp | first1 nom1= Jack A. | last1 cognom1= Stone

| first2 nom2= Jay H. | last2 cognom2= Zimmerman | date data= 2011-12-28 | website = Engineering metrology toolbox | publisher editor= National Institute of Standards and Technology (NIST) | title títol= Index of refraction of air }}</ref> Això vol dir que també és proporcional a la pressió i inversament proporcional a la temperatura per a [[Gas ideal|gasos ideals]].

En la forma més simple, la birefringència uniaxial, només hi ha una direcció espacial en el material. Aquest eix és conegut com l'[[Eix òptic d'un cristall|eix òptic]] del material.{{sfn|Hecht|2002|p=230}} La llum amb polarització lineal perpendicular a aquest eix experimentarà un índex de refracció ordinari ''n_o'' mentre que la llum polaritzada en paral·lel experimentarà un índex de refracció extraordinari ''n_e'' .{{sfn|Hecht|2002|p=236}} La birefringència del material és la diferència entre aquests índexs de refracció, ''Δn = n_e − n_o'' . {{sfn|Hecht|2002|p=237}} La llum que es propaga en la direcció de l'eix òptic no es veurà afectada per la birefringència ja que l'índex de refracció ''n_o'' és independent de la polarització. Per a altres direccions de propagació de la llum, es divideix en dos feixos polaritzats linealment. Per la llum que viatja de forma perpendicular a l'eix òptic, els feixos tenen la mateixa direcció {{sfn|Hecht|2002|p=233}} Això pot utilitzar-se per a canviar la direcció de polarització de la llum polaritzada linealment o per convertir entre polaritzacions lineal, circular i el·líptica amb [[Làmina d'ona|làmines d'ones]].{{sfn|Hecht|2002|p=237}}

Els primers refractòmetres de laboratori que es van vendre comercialment van ser desenvolupats per [[Ernst Abbe]] a finals del {{segle|XIX|s}} ''(vegeu [[Refractòmetre d'Abbe]])''.<ref>{{cite ref-web |url=http://www.humboldt.edu/scimus/Essays/EvolAbbeRef/EvolAbbeRef.htm |title títol= The Evolution of the Abbe Refractometer |publisher editor= Humboldt State University, Richard A. Paselk |year any= 1998 }}</ref> Actualment es segueixen utilitzant els mateixos principis. En aquest instrument, es col·loca una capa fina del líquid a mesurar entre dos prismes. Es projecta llum a través del líquid en tots els angles d'incidència fins al 90°, és a dir, fins que els raigs de llum són paral·lels a la superfície. El segon prisma hauria de tenir un índex de refracció més alt que el del líquid, de manera que la llum només entra en el prisma en angles més petits que l'angle crític per a la reflexió total. Aquest angle es pot mesurar ja sigui per mirant a través d'un [[telescopi]], o amb un [[fotodetector]] digital col·locat en el pla focal d'una lent. L'índex de refracció ''n'' del líquid pot llavors calcular-se a partir de l'angle de transmissió màxima ''θ'' com ''n ='' ''n_G sin'' ''θ'', on ''n_G'' és l'índex de refracció del prisma.<ref>{{cite ref-web | url = http://www.refractometer.pl/ | title títol= Refractometers and refractometry | publisher editor= Refractometer.pl | year any= 2011}}</ref>

En [[gemmologia]] s'utilitza un tipus diferent de refractòmetre per a mesurar l'índex de refracció i la birefringència de les [[pedres precioses]]. La [[gemma]] es col·loca en un prisma d'alt índex de refracció i s'il·lumina des de baix. S'utilitza un líquid de contacte amb un alt índex de refracció per aconseguir un contacte òptic entre la gemma i el prisma. En angles d'incidència petits la major part de la llum es transmetrà a la joia, però en angles alts es produirà una reflexió interna total en el prisma. L'angle crític es mesura normalment mirant per un telescopi.<ref>{{cite ref-web |url=http://gemologyproject.com/wiki/index.php?title=Refractometer |title títol= Refractometer |publisher editor= The Gemology Project }}</ref>