굴절률

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굴절률 {屈折率} <굴절률> (index of refraction)

정의

기준 매질A에서의 파동의 속도를 매질B 속을 지나는 파동의 속도로 나눈 값을 그 매질B의 굴절률이라고 한다. 서로 다른 매질의 경계면을 통과하는 파동이 굴절되는 정도를 나타내므로 굴절률이라고 부른다. 균일한(homogeneous) 등방성(isotropic) 물질의 경우에 굴절률은 물질 내부의 모든 곳에서 상수이다.

물질의 굴절률은 기준 물질을 설정함으로써 비교하여 정의되는 값이다. 기준 매질로 정한 물질 A를 지나는 파동의 속력이 vref 이고, 동일한 파동이 매질B를 통과하는 경우에 진행 속력이 vB이면 매질 B의 굴절률(n)은

으로 정의된다. 정의에 따라서 기준 매질의 굴절률은 1이다. 이렇게 정의된 굴절율은 스넬의 법칙에서 다른 매질의 경계면을 지나는 파동의 경로가 휘어지는 정도를 나타낸다.

파일:스넬.jpg (스넬의 법칙)

서로 다른 매질의 굴절률을 비교하였을 때, 굴절률이 큰 매질을 상대적으로 밀한 매질, 굴절률이 작은 매질을 상대적으로 소한 매질이라고 부른다. 따라서 소한 매질에서 밀한 매질로 파동이 입사하는 경우에 입사각보다 굴절각이 작아지게 된다. 반대로 밀한 매질에서 소한 매질로 파동이 입사하는 경우에는 굴절각이 입사각보다 커진다.

동일한 물질이더라도 빛(광파)이나 소리(음파)를 전달하는 능력에 차이가 난다. 즉, 동일한 매질이더라도 파동의 종류에 따라서 전달 속도가 다르기 때문에 굴절율도 다른 값을 가진다. 또한 동일한 종류의 파동, 예를 들어 광파, 이더라도 파장에 따라서 굴절률이 달라질 수 있다.

파장에 따라 굴절률이 달라지는 예로 백색광이 프리즘을 통과하는 경우에 색깔별로 굴절되는 정도가 달라져서 분광되는 것을 들 수 있다. 가시광선 영역에서 파장이 다른 빛은 다른 색으로 보인다. 따라서 프리즘은 빛의 파장에 따라 다른 굴절률을 가진다는 것을 알 수 있다.

• 빛과 굴절률

빛의 경우에는 매질이 없는 진공 중에서도 파동이 전달된다. 진공에서의 굴절률을 1로 정의하고 매질에서의 빛의 속력(v)를 진공에서의 빛의 속력(c)와 비교하여 정한 굴절률을 절대굴절률(n)이라고 한다.

또한 빛의 경우에는 물질의 유전율과 투자율로 굴절률을 나타낼 수 있다.

(ε0: 진공의 유전율, μ0: 진공의 투자율, ε: 매질의 유전율, μ: 매질의 투자율)

굴절률이 n1인 물질 A와 n2인 물질 B가 있을 때, 물질 A에 대한 물질 B의 상대굴절률 n12은

으로 정의한다.

Flypeople 01:56, 30 April 2009 (UTC)