Index lomu

Index lomu

Tabulka uvádí orientační index lomu vybraných látek a optických materiálů. Hodnoty závisí hlavně na vlnové délce světla, u plynů také na teplotě, tlaku a vlhkosti.

Index lomu n udává, kolikrát je rychlost světla v daném prostředí menší než ve vakuu. Definuje se vztahem n = c / v, kde c je rychlost světla ve vakuu a v je rychlost světla v dané látce.

Index lomu je bezrozměrná veličina. Pro vakuum platí n = 1. U běžných průhledných prostředí ve viditelném světle bývá n > 1, ale přesná hodnota se mění s barvou světla, teplotou, tlakem a složením materiálu.

Pokud není uvedeno jinak, berte hodnoty jako orientační pro viditelné světlo; v optických tabulkách se často uvádí hodnota pro sodíkovou čáru D přibližně 589,3 nm a teplotu kolem 20 °C.

Jak tabulku používat

Index lomu se používá při výpočtu lomu světla, návrhu čoček, optických vláken, hranolů a při porovnávání optických materiálů. Pro běžné školní úlohy stačí zaokrouhlené hodnoty: voda 1,33, sklo přibližně 1,5, diamant 2,42 a vzduch přibližně 1.

Pro přesnou optiku je nutné znát také vlnovou délku světla. Různé barvy se v materiálu šíří nepatrně odlišnou rychlostí. Tento jev se nazývá disperze a vysvětluje rozklad bílého světla hranolem nebo barevný třpyt diamantu.

Zdroje a kontrola hodnot: RefractiveIndex.INFO; Anton Paar – měření indexu lomu; školní tabulky a původní zdroje webu.

Snellův zákon

Při přechodu světla z prostředí s indexem lomu n₁ do prostředí s n₂ platí:

n₁ · sin α = n₂ · sin β

Úhel α je úhel dopadu a β úhel lomu; oba se měří od kolmice k rozhraní. Relativní index lomu při přechodu z prostředí 1 do prostředí 2 odpovídá poměru n₂ / n₁. Snellův zákon vysvětluje například zdánlivě zlomenou tužku ve sklenici vody, fungování čoček nebo fata morgánu nad horkou silnicí.

V praxi

Index lomu určuje, jak výrazně světlo změní směr při přechodu mezi dvěma prostředími. Čím větší je rozdíl indexů lomu, tím výraznější je lom světla.

• Voda (n ≈ 1,333): tužka ponořená do sklenice vody vypadá „zlomená“, protože světlo mění směr na rozhraní vzduch – voda.
• Sklo (n ≈ 1,5): čočky brýlí, lup a fotoaparátů využívají lom světla na zakřivených plochách k zaostření obrazu.
• Diamant (n ≈ 2,42): patří mezi známé přírodní materiály s vysokým indexem lomu. Jeho třpyt souvisí s vysokým indexem lomu, disperzí a kvalitou brusu.
• Vzduch (n ≈ 1,00027): je tak blízký vakuu, že se v mnoha školních výpočtech zaokrouhluje na 1. Malé změny indexu lomu vzduchu ale způsobují atmosférickou refrakci nebo fata morgánu.
• Optická vlákna: přenos světla funguje díky úplnému vnitřnímu odrazu při přechodu z prostředí s vyšším indexem lomu do prostředí s nižším indexem.

Časté otázky

Co je index lomu?

Index lomu (n) udává, kolikrát je rychlost světla v daném prostředí menší než ve vakuu. Definuje se vztahem n = c / v. Jde o bezrozměrnou veličinu.

Jaký je index lomu vody?

Index lomu vody je přibližně 1,333 pro viditelné světlo, často pro sodíkovou čáru D a teplotu okolo 20 °C. Pro běžné školní výpočty se používá hodnota 1,33.

Jaký je index lomu skla?

Index lomu skla se pohybuje přibližně od 1,5 do 1,9 podle druhu skla, složení a vlnové délky světla. Běžné okenní a korunové sklo má hodnotu kolem 1,5.

Jaký je index lomu vzduchu?

Index lomu vzduchu je velmi blízký vakuu. Za běžných podmínek se uvádí přibližně 1,00027; přesná hodnota závisí na tlaku, teplotě, vlhkosti a vlnové délce.

Jaký je index lomu diamantu?

Index lomu diamantu je přibližně 2,42. Diamant patří mezi známé přírodní materiály s vysokým indexem lomu; jeho třpyt souvisí také s disperzí a brusem.

Jaký je vzorec pro výpočet indexu lomu?

Absolutní index lomu se počítá jako n = c / v, kde c je rychlost světla ve vakuu a v je rychlost světla v dané látce. Relativní index lomu mezi dvěma prostředími souvisí s poměrem jejich absolutních indexů.

Jaký je rozdíl mezi absolutním a relativním indexem lomu?

Absolutní index lomu porovnává rychlost světla v dané látce s rychlostí světla ve vakuu. Relativní index lomu popisuje lom mezi dvěma konkrétními prostředími a používá se ve Snellově zákoně.

Index lomu částí oka

Index lomu očních prostředí se v optických modelech oka používá pro výpočet lomu na rohovce, v komorové vodě, čočce a sklivci. Hodnoty se mohou mírně lišit podle použitého modelu oka a vlnové délky světla.

Gullstrandův model oka

Použitý je zjednodušený Gullstrandův model oka, ve kterém je oko chápáno jako centrovaná optická soustava se schopností automatického zaostřování. Model nebere v potaz všechny rozdíly v zakřivení přední a zadní plochy rohovky ani rozdíly v indexu lomu jádra a okraje čočky.

Zdroj: [7]; doplňkově: Gullstrand schematic eye.