מקדם שבירה

מקדם שבירה הוא קבוע שמסמל תכונה פיזיקלית של חומר שקוף, המציין את השפעת סוג החומר על מעבר אור דרכו. מקדם שבירה מסומן בדרך-כלל באות $n$. אחת ההגדרות של מקדם השבירה היא היחס בין מהירות האור בריק (מסומנת באות $c$) למהירות האור בחומר הנדון (מסומנת באות $v$):

$n={\frac {c}{v}}$

לדוגמה, מקדם השבירה של ריק הוא 1 (על פי ההגדרה). מקדם השבירה של אוויר קרוב מאוד ל-1 (1.0003), של מים הוא 1.33 ושל מואסניט הוא מעל ל-6.5.

הגדרה נוספת קושרת את מקדם השבירה למקדם הדיאלקטרי ($\epsilon _{r}$) ולמקדם המגנטי ($\mu _{r}$) של החומר:

$n={\sqrt {\epsilon _{r}\mu _{r}}}$

מקדם השבירה בא לידי ביטוי בחישובים רבים בתחום האופטיקה. הוא מופיע בין השאר בחוק סנל לשבירה של אור, בנוסחת לוטשי העדשות (המאפשרת קביעה של מרחק המוקד לפי צורת העדשה והחומר ממנו היא עשויה), במאפייני סיבים אופטיים ועוד.

מקדם השבירה הנתון של גז משתנה בהתאם לצפיפות ולטמפרטורה שלו. לדוגמה, אם צפיפותו קטנה, אז קטן מקדם השבירה גם כן. כמו כן, מקדם השבירה של חומר מסוים משתנה על פי אורך הגל המדובר ועוצמת האור.

בחומרים במבנה של סריג תיתכן תלות של מקדם השבירה בכיוון של האור המועבר בחומר ובחומרים בעלי פעילות אופטית מקדם השבירה תלוי אף בקיטוב (ראו תופעת שבירה כפולה). ישנם חומרים שהם בעלי מקדם שבירה שלילי, כלומר שהיחס בין סינוס זווית השבירה לסינוס זווית הפגיעה הוא שלילי. חומרים אלה יכולים לגרום להחזרה מלאה בתוכם.

להלן טבלה של מקדמי שבירת האור בחומרים שונים.

מקדמי שבירה מייצגים

החומר	n כאשר λ=589.3 nm
ריק	1 (בדיוק)
הליום	1.000036
אוויר ב-STP	1.0002926
פחמן דו-חמצני	1.00045
קרח מים	1.31
מים נוזליים (20°C)	1.333
אתנול	1.36
גליצרין	1.4729
פרספקס	1.4914
הליט	1.516
פוליקרבונט	1.59
מלח בישול	1.544
ברום	1.661
זכוכית	1.5 עד 1.9
cubic zirconia	2.15 עד 2.18
יהלום	2.419
מואסאניט	2.65 עד 2.69
צינובר (גופרת כספית)	3.02
גליום פוספיד (Gallium phosphide)	3.5
צורן (סיליקון)	4.01
עיבוי בוז-איינשטיין	שואף לאינסוף (עד לכדי "עצירת" האור)

מקדם שבירה מרוכב

באופן מעשי, מקדם השבירה של חומרים יהיה בעל גודל מרוכב. ניתן להציג את מקדם השבירה המרוכב באופן הבא:

${\tilde {n}}=n-iK$

כאשר החלק המדומה $K$ מתייחס לכמות הבליעה של החומר $\alpha$:

$\alpha ={\frac {4\pi K}{\lambda }}$

ראו גם

• אופטיקה
• שקיפות (אופטיקה)
• אור
• מקדם דיאלקטרי
• מקדם מגנטיות
• חוק סנל
• תווך אופטי

קישורים חיצוניים

• רשימה של מקדמי שבירה בחומרים
• topic/negative-refractive-index מקדם שבירה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• האגודה הבינלאומית לתכונות מים וקיטור (IAPWS), IAPWS R9-97:Release on the Refractive Index of Ordinary Water substance as a Function of Wavelength, Temperature and Pressure, ספטמבר 1997 (באנגלית)