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折射率与介电常数之间的关系

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折射率与介电常数之间的关系 1 可见光和金属间的相互作用 可见光入射金属时,其能是可被金属表层吸收,而激发自由电子,使之具有较高的能态。当电子由高能态回到较低能态时,发射光子。金属是不透光的,故吸收现象只发生在金属的厚约 100nm 的表层内,也即金属片在 100nm 以下时,才是 “ 透明 ” 的。只有短波长的X -射线和γ -射线等能穿过一定厚度的金属。所以,金属和可见光间的作用主要是反射,从而产生金属的光泽。 2 可见光和非金属间的作用 1 ) 折射 当光线以一定角度入射透光材料时,发生弯折的现象就是折射( Refraction ),折射指数n 的定义是: 光从真空进入较致密的材料时,其速度降低。光在真空和材料中的速度之比即为材料的折射率。 如果光从材料 1 ,通过界面进入材料 2 时,与界面法向所形成的入射角、折射角与材料的折射率、有下述关系: 介质的折射率是永远大于 1 的正数。如空气的 n=1.0003 ,固体氧化物 n=1.3 ~ 2.7 ,硅酸盐玻璃 n=1.5 ~ 1.9 。不同组成、不同结构的介质,其折射率不同。 影响 n 值的因素有下列四方面: a) 构成材料元素的离子半径 根据 Maxwell 电磁波理论,光在介质中的传播速度应为: μ 为介质的导磁率, c 为真空中的光速, ε 为介质的介电常数,由此可得: 在无机材料这样的电介质中, μ = 1 ,故有 说明介质的折射率随其介电常数的增大而增大。而介电常数则与介质极化有关。由于电磁辐射和原子的电子体系的相互作用,光波被减速了。 当离子半径增大时,其介电常数也增大,因而 n 也随之增大。因此,可以用大离子得到高折射率的材料,如PbS 的 n =3.912 ,用小离子得到低折射率的材料,如SiCl 4 的 n =1.412 。 b) 材料的结构、晶型和非晶态 折射率还和离子的排列密切相关,各向同性的材料,如非晶态(无定型体)和立方晶体时,只有一个折射率 (n 0 ) 。而光进入非均质介质时,一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波,它们分别有两条折射光线,构成所谓的双折射。这两条折射光线,平行于入射面的光线的折射率,称为常光折射率 (n 0 ) ,不论入射光的入射角如何变化,它始终为一常数,服从折射定律。另一条垂直于入射面的光线所构成的折射率,随入射光的方向而变化,称为非常光折射率 (n e ) ,它不遵守折射定律。当光沿晶体光轴方向入射时,只有 n 0 存在,与光轴方向垂直入射时...

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