Viteza luminii prin materie este mai mică decât în vid, deoarece lumina interacționează cu atomii dintr-un material. Viteza luminii depinde foarte mult de tipul de material, deoarece interacțiunea acestuia variază cu diferiți atomi, rețele cristaline și alte substructuri. Putem defini o constantă a unui material care descrie viteza luminii în el, numită indice de refracție n:
| (1.2) n=c/v |
unde v este viteza observată a luminii în material.
Deoarece viteza luminii în materie este întotdeauna mai mică decât c în materie și este egală cu c numai în vid, indicele de refracție este întotdeauna mai mare sau egal cu unu; adică n ≥ 1. Tabelul 1.1 prezintă indicii de refracție pentru unele substanțe reprezentative. Valorile sunt enumerate pentru o anumită lungime de undă a luminii, deoarece variază ușor în funcție de lungimea de undă. (Acest lucru poate avea efecte importante, cum ar fi culorile separate printr-o prismă, așa cum vom vedea în Dispersie.) Rețineți că pentru gaze, n este aproape de 1,0. Acest lucru pare rezonabil, deoarece atomii din gaze sunt larg separați, iar lumina călătorește la c în vidul dintre atomi. Este obișnuit să se ia n = 1 pentru gaze, cu excepția cazului în care este nevoie de o mare precizie. Deși viteza luminii v într-un mediu variază considerabil de la valoarea sa c în vid, este totuși o viteză mare.
| Mediu | n |
| Gaze la 0°C, 1 atm | |
| Aer | 1,000293 |
| Bioxid de carbon | 1,00045 |
| Hidrogen | 1,000139 |
| Oxigen | 1,000271 |
| Lichide la 20°C | |
| Benzen | 1,501 |
| Disulfură de carbon | 1,628 |
| Tetraclorură de carbon | 1,461 |
| Etanol | 1,361 |
| Glicerină | 1,473 |
| Apă, de băut | 1,333 |
| Solide la 20°C | |
| Diamant | 2,419 |
| Fluorit | 1,434 |
| Sticlă, crown | 1,52 |
| Sticlă, silex | 1,66 |
| Gheață (la 0°C) | 1,309 |
| Polistyren | 1,49 |
| Plexiglas | 1,51 |
| Cuarț, cristalin | 1,544 |
| Cuarț, topit | 1,458 |
| Clorura de sodiu | 1,544 |
| Zircon | 1,923 |
Tabelul 1.1 Indicele de refracție în diverse medii Pentru lumina cu o lungime de undă de 589 nm în vid
| EXEMPLUL 1.1
Viteza luminii în bijuterii Calculați viteza luminii în zircon, un material folosit în bijuterii pentru a imita diamantul. Strategie Putem calcula viteza luminii într-un material v din indicele de refracție n al materialului, folosind ecuația n = c/v. Soluţie Rearanjarea ecuației n = c/v pentru v ne dă v = c/n. Indicele de refracție pentru zircon este dat ca 1,923 în tabelul 1.1, iar c este dat în ecuația 1.1. Introducerea acestor valori în ecuație dă v = 3,00 × 108 m/s/1,923 = 1,56 × 108 m/s. Semnificaţie Această viteză este puțin mai mare decât jumătate din viteza luminii în vid și este încă mare în comparație cu vitezele pe care le experimentăm în mod normal. Singura substanță enumerată în Tabelul 1.1 care are un indice de refracție mai mare decât zirconul este diamantul. Vom vedea mai târziu că indicele mare de refracție pentru zircon îl face să strălucească mai mult decât sticla, dar mai puțin decât diamantul. |
| Exercițiul 1.1
Tabelul 1.1 arată că etanolul și apa de băut au indici de refracție foarte similari. În ce procent diferă vitezele luminii în aceste lichide? Răspuns |
Sursa: University Physics (OpenStax), acces gratuit sub licență CC BY 4.0. Traducere de Nicolae Sfetcu. © 2021 MultiMedia Publishing, Fizica, Vol. 1-3
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 2
Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1
Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult
Lumina – Optica fenomenologică
O introducere în fenomenologia opticii geometrice (reflexia, refracția, principiul lui Fermat, oglinzi, miraje, dispersia, lentile), opticii fizice (undele luminoase, principiul Huygens–Fresnel, difracția, interferența, polarizarea, vederea tridimensională, holografia), opticii cuantice (fotoni, efectul fotoelectric, dualitatea undă-particulă, principiul incertitudinii, complementaritatea) și culorilor (transparența, … Citeşte mai mult
Lasă un răspuns