IOR   Refraction Ratio, Refractive Index, Index of Refraction   굴절률, 굴절지수

(2018-09-01)

굴절율

1. 굴절률(Refraction Index)매질 내 진행 속도와 관련되어지는 의 특성 
     - 진공빛 속도매질빛 속도로 나눈 비율
        . 서로 다른 매질에서 진행속도 차이에 따라 투과파굴절하는 정도

  ※ 굴절 현상은, 매질의 상호작용에 따라 달라짐       
     - 의 속도가 매질에 따라 다르며, 
     - 매질굴절파장에 따라 달라짐

  ㅇ 무차원/단위없음


2. 굴절률 표현식

  ㅇ  n  =  (진공의 속도) / (매질의 속도)  =  c / v  ≥ 1
      

  ㅇ  또는, n  =  (기준되는 매질에서의 속도) / (비교하려는 매질내의 속도)

  ※ [참고] ☞ 스넬의 법칙 참조
     - 입사각, 반사각, 굴절각(굴절률)과의 관계를 나타내는 법칙


3. 굴절률 특징광학적으로 밀(dense)/소(rare)한 매질 (n ∝ √εr)
     - 밀한 매질 ⇒ 큰 굴절률 
        . (∵ 단위체적당 원자수가 많으면 그만큼 비유전율 εr이 큼)
     - 소한 매질 ⇒ 작은 굴절률
        . (진공에서 가장 작음, n = 1)

  ㅇ 굴절률과 속도와의 관계 (n ∝ 1/v)
     - 굴절율이 클수록, 매질의 진행속도가 느려짐 
        . 즉, 의 속도와 굴절률은 반비례
     - 자유공간(진공)에서 의 속도가 가장 큼

  ㅇ 굴절률은 일반적으로 파장에 의존적임 (n ∝ 1/λ)                ☞ 분산(Dispersion) 참조
     - 파장이 길면 굴절률이 작아짐 (진행속도 빨라짐)
     - 파장이 짧으면 굴절률이 커짐 (진행속도 느려짐)
     * 굴절률의 파장 의존성 : n(λ) = λ0/λ
        . λ0 : 진공에서 파장, λ : 매질에서 파장굴절률 변화 요인
     - 굴절률은 매질 특성(소밀) 외에도 파장,온도 등 여러 요인에 따라 변화될 수 있음

      


4. 굴절측정

  ㅇ 일반적으로 다음의 기준 파장(reference wavelength) d 또는 e선을 기준으로 측정함
     - 프라운호퍼선 중 d선 : 파장 587.6 nm (광학 렌즈 분야에서 기준으로 많이 사용)
     - 프라운호퍼선 중 e선 : 파장 546.1 nm (ISO의 참조기준파장)


5. [참고사항]

  ㅇ 주요 매질 굴절률 (n≥1)
     - 진공 : 1.0, 공기 : 1.0003, 물 : 1.333, 유리(SiO₂) : 약 1.45, 에탄올 : 1.36,
       다이아몬드 : 2.42  등
     * n 이 클수록 밀도가 높다고 할 수 있음

  ㅇ 광통신에서의 굴절률  ☞ 광통신 굴절률 참조
     - 통상, 1.4 ~ 1.5 정도 (그 값이 작을수록 매질전파 속도가 커짐)

  ㅇ 대기에서의 굴절률    ☞ 대기 굴절률 참조
     - 전파가 대기 환경에 따라 굴절되는 비율도파로굴절률     ☞ 유효 굴절률 참조


[굴절과 반사] 1. 굴절 (Refraction) 2. 굴절률 3. 스넬의 법칙(굴절 법칙) 4. 반사 (Reflection) 5. 전반사 6. 페르마 원리 7. 광 경로

 
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