Коефіцієнт заломлення ( n ) описує, наскільки світло сповільнюється при проходженні через середовище порівняно з вакуумом.
1. Основна формула
n = c / v
де:
c — швидкість світла у вакуумі (≈ 3·10^8 м/с)
v — швидкість світла у середовищі
2. Коефіцієнт заломлення води при стандартних умовах (20 °C)
| Довжина хвилі λ | n (≈) |
|---|---|
| 400 нм (фіолетове) | 1.343 |
| 480 нм (синє) | 1.338 |
| 546 нм (зелене) | 1.333 |
| 589 нм (натрієва D‑лінія) | 1.333 |
| 700 нм (червоне) | 1.331 |
| 300 нм (УФ) | 1.350 |
| λ (μ) | n | λ (μ) | n | λ (c) | n |
| 0,3082 | 1,3567 | 0,4861 | 1,3371 | 0,6562 | 1,3311 |
| 0,3611 | 1,3474 | 0,5460 | 1,3345 | 0,7682 | 1,3289 |
| 0,4341 | 1,3403 | 0,5893 | 1,3330 | 1,028 | 1,3245 |
Примітка: n залежить від температури, тиску та довжини хвилі.
3. Залежність коефіцієнта заломлення від температури
Лінійне наближення:
n(T) ≈ n_20 - 0.0001 * (T - 20)
де:
n(T) — коефіцієнт заломлення при температурі T (°C)
n_20 — коефіцієнт заломлення при 20 °C (≈ 1.333)
T — температура води в °C
Приклади:
n(0°C) ≈ 1.335
n(25°C) ≈ 1.332
4. Залежність коефіцієнта заломлення від довжини хвилі (дисперсія)
Для видимого світла:
λ = 400 nm → n ≈ 1.343
λ = 480 nm → n ≈ 1.338
λ = 546 nm → n ≈ 1.333
λ = 589 nm → n ≈ 1.333
λ = 700 nm → n ≈ 1.331
λ — довжина хвилі світла в нанометрах.
5. Додаткові зауваження
- Середнє значення коефіцієнта заломлення видимого світла у воді при 20 °C — 1.333.
- Вода є дисперсним середовищем, тобто n залежить від довжини хвилі, що пояснює явища спектрального розкладу, наприклад, веселку в краплях води.
- Зміни температури та тиску відносно невеликі, але їх враховують у прецизійних оптичних вимірюваннях.