光的折射及折射率 光的折射定律 折射率
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光波从一种介质传到另一种介质时，在两种介质的分界面上将会发生反射及折射现象。反射光波按反射定律反射回原介质，而折射光波则按折射定律发生折射而进入另一介质之中(图1－2)。透明矿物光学性质的研究主要涉及折射光波。因此，本节着重介绍折射光波所遵循的规律，并根据惠更斯原理来证明折射定律。
图1-2 光的折射及折射定律的证明
图1－2中AB代表两种不同介质的分界面(垂直纸面)，分界面的垂线称为法线。现设有一平行光束倾斜射向界面，R1、R2为该光束中两条代表光线。设i代表入射光与法线的夹角(入射角)，γ代表折射光与法线的夹角(折射角)。设Vi代表光波在入射介质中的传播速度，以Vr代表光波在折射介质中的传播速度。假定在t1瞬间，入射光束的波前到达ON面。根据惠更斯原理，波前ON面上的每一点均可视为发射子波的新波源。当光线R1从O点进入折射介质时，光线R2仍在入射介质中传播。至t2瞬间，R2到达界面上的M点，R1已在折射介质中传播了OS距离，OS=Vr(t2－t1)，即R1从O点发出的子波已在折射介质中形成以OS为半径的一个半圆波面。从M点向此半圆波面作一切线并与波面相切于S点。MS为t2瞬间折射光束的波前，OS为折射光束的传播方向。
晶体光学(第三版)
(3)式即为折射定律的表达式。当两个介质一定时，N为常数，称为第二介质(折射介质)对第一介质(入射介质)的相对折射率。如果入射介质为真空(或空气)，则N值为折射介质的绝对折射率。
一般说来，光在真空中的传播速度最大。光在空气中的传播速度与真空中的传播速度几乎相等，通常把空气的折射率视为1。严格说来，空气的折射率应为1.0003或1.00029。光在其他液态或固态介质中的传播速度总是小于真空中的传播速度。因此，它们的折射率总是大于1。
从(3)式可以看出，光波在介质中的传播速度愈大，该介质的折射率愈小;反之，光波在介质中的传播速度愈小，则其折射率愈大。即介质的折射率值与光波在该介质中的传播速度成反比(Vi/Vr=Nr/Ni)。
介质的折射率大小取决于光波在该介质中的传播速度。光波的传播速度又取决于光波与介质的相互作用。一定特征(波长、振动方向等)的某种光波在介质中的传播速度取决于该介质的组成成分及其微观结构(离子排列、键性及堆积的紧密程度等)。因此，折射率值是反映介质成分和晶体结构的重要常数。实验证明，折射率值是鉴定透明矿物较可靠的光学常数之一。
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