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 ${\displaystyle \ n}$. אחת ההגדרות של מקדם השבירה היא היחס בין מהירות האור בריק (מסומנת באות c) למהירות האור בחומר הנדון (מסומנת באות v):

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

לדוגמה, מקדם השבירה של ריק הוא 1 (מטבע 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 (${\displaystyle \ \epsilon _{r}}$) ולמקדם המגנטי (${\displaystyle \ \mu _{r}}$) של החומר:

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

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.