מקדם שבירה

מקדם השבירה הוא קבוע שמאפיין חומר שקוף. הוא מראה עד כמה האור מתעכב בחומר לעומת בריק. מסמנים אותו בדרך-כלל באות n. אפשר להגדיר אותו כיחס בין מהירות האור בריק c למהירות האור בחומר v: n = c/v.

לפי ההגדרה, מקדם השבירה של ריק הוא 1. של אוויר קרוב מאוד ל‑1 (1.0003). של מים הוא 1.33. של מואסניט גבוה מאוד, מעל 6.5.

הגדרה נוספת משלבת את המאפיינים החשמליים והמגנטיים של החומר: n = sqrt(ε_r μ_r). ε_r הוא מקדם דיאלקטרי, ו-μ_r הוא מקדם מגנטי. מקדם השבירה מופיע בחוק סנל לשבירת אור. הוא גם נכנס בנוסחת לוטשי לעדשות ובתכונות סיבים אופטיים.

מקדם השבירה של גז משתנה עם צפיפות וטמפרטורה. הוא משתנה גם לפי אורך הגל של האור, כלומר הצבע שלו. בחומרים בעלי מבנה סריג יתכן שתהיה תלות בכיוון מעבר האור. בחומרים עם פעילות אופטית מקדם השבירה תלוי בקיטוב; תופעה קשורה נקראת שבירה כפולה. קיימים גם חומרים בעלי מקדם שבירה שלילי. משמעות הדבר היא שהיחס בין סינוס זווית השבירה לסינוס זווית הפגיעה הוא שלילי, וחומרים כאלה יכולים לגרום להחזרה מלאה בתוך החומר.


באופן מעשי מקדם השבירה יכול להיות מרוכב. מקדם מרוכב כותבים כך: ñ = n - iK. החלק המדומה K מציין כמה החומר בולע אור. מדד הבליעה α קשור ל-K לפי α = 4πK/λ.

מקדם השבירה הוא מספר שאומר כמה האור מאט בתוך חומר. הוא מסומן בדרך-כלל באות n. אם האור נוסע בריק, הערך הוא 1. באוויר הוא כמעט 1. במים הוא כ-1.33.

המספר מסביר למה האור נשבר כשהוא עובר מחומר לחומר. זה מסביר למשל למה מקלות נראות שבורות במים. מקדם השבירה חשוב בעדשות ובסיבים אופטיים. הוא משתנה לפי צפיפות, טמפרטורה וצבע האור.

בחלק מהגבישים האור מתפצל לשני מסלולים. זה נקרא שבירה כפולה.


בחומרים מסוימים מוסיפים חלק נוסף למקדם. חלק זה מראה כמה החומר סופג את האור. ספיגה היא בליעה, כשחומר מקבל את אנרגיית האור. אותו חלק בדרך-כלל מסומן ב־K.