决定介质折射率因素的经典计算

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1、第31卷第4期光学技术Vol.31No.42005年7月OPTICALTECHNIQUEJuly2005===============================================================文章编号：1002-1582（2005）04-0557-02决定介质折射率因素的经典计算✷刘建科（陕西科技大学理学院，陕西咸阳712081）摘要：就介质折射率的物理意义首先从理论上作了说明，然后从经典概念出发对介质折射率的表达式作了推导，指出了决定介质折射率的因素，即组成介质的原子结

2、构、原子种类、每一个原子周围电子分布的情况及辐射的频率。通过理论计算和实验数值的对比表明，所推导出的结论及相关的计算方式是正确的，对介质折射率的研究和在特殊领域对折射率有一定要求的材料的制备具有一定的指导意义。关键词：介质折射率；决定因素；经典计算中图分类号：O43文献标识码：ADecisivefactorofLediuLrefractionindexLlUJian-)*（FacultyofScience，ShanxiUniversityofScienceandTechnoledge，ShanxiXianya

3、ng712081，China）Abstract：Thephysicalmeaningofmediumrefractionindexwastheoreticallyexplained.Basedonthetraditionalconcept，theformulawasinferred，andthedecisivefactorswerefoundout.Thecomparasionofthetheoreticalcountingresultandexper-imentalvaluesisprovedthecorr

4、ectnessofthisinferenceandrelativecountingmethod.Thisplaysaguidingroleinthestudyofmediumrefractionindex，andmaterialmakinginaparticularfieldwhichhasaspecialrequirementtomediumrefractionindex.Keywords：mediumrefractionindex；decisivefactors；traditionalcounting21

5、／2=（n◜）21σ1介质折射率的物理意义EEr［（1+222）+1］2wE0Er>（1）光在两种均匀介质中的速率之比称为折射率，1σ21／2（n"）2EE［（1+222）-1］一般分为相对折射率和绝对折射率［3］。某种介质对2rwEE=0r真空的折射率称为绝对折射率，两种介质对真空的因此在均匀各向同性介质中，沿x轴正向传播的平绝对折射率之比称为这两种介质的相对折射率。面电磁波方程为1.1辐射在各向同性介质中传输时介质的折射EEexpiwt-n◜wn"yE0［（cx）］exp（-cx）率由此可见，电磁场的传播

6、速度取决于n◜，而衰减取由辐射在各向同性介质中传输时满足的麦克斯决于n"，其中n◜就是前面所说的透明介质的折射韦方程可以得出率，n"称为消光系数。无损耗介质的n"E0，辐射以1iσμ0速度uEc／n◜在介质中以波的形式传播，而有耗介2Eμ0E0Er-uw质所不同的只是用复数折射率代替普通折射率。式中：E和分别是真空中的介电常数和磁导率；0μ01.2光学介质中的色散和选择性吸收Er和μr分别是介质的相对介电常数和磁导率，一般介质折射率随辐射波长的变化而变化的现象称情况下光学介质的μrE1；σ是介质的电导率；辐射

7、为色散。折射率是波长的函数，即nEf（λ）。通过在介质中的传播速度u可以写成uEc／n，其中n测量可得到材料折射率n与波长λ之间的关系曲是介质的折射率，c为光在真空中的传播速度。当把线，即色散曲线。在通常情况下，折射率n随波长的这个关系式代入上式，且σ≠0时，n为复数，可以写增加而单调下降，并且下降速率在短波端会更快一成nEn◜-in"，并按实、虚部对应相等可得些。这种色散称为正常色散。在整个可见光和近红外✷收稿日期：2004-04-26；收到修改稿日期：2004-09-16E-Lail：liujk@sust

8、-edu.net基金项目：陕西科技大学2003年度重点科研基金资助项目作者简介：刘建科（1966-），男，陕西省周至县人，陕西科技大学理学院副教授，主要从事红外技术、晶体材料方面的研究。557光学技术第31卷光谱区，大部分透明物质都表现出正常色散。近，出现反常色散，折射率随频率的增加而减小。如实验［2］表明，在有强烈的波段吸收时，色散曲果材料在共振频率上稍有透明的话，则反常色散可线的形状与正常色散曲