1. Loi de Snell:
* applicable pour: Lumière passant d'un moyen à l'autre.
* Formule: n₁ * sin (θ₁) =n₂ * sin (θ₂)
* N₁ et N₂ sont les indices de réfraction des premier et deuxième milieu, respectivement.
* θ₁ et θ₂ sont les angles d'incidence et de réfraction, respectivement.
* Procédure:
1. Faites briller un faisceau lumineux à un angle connu (θ₁) sur la surface de la substance.
2. Mesurez l'angle de réfraction (θ₂) à l'aide d'un rapporteur ou d'un autre outil approprié.
3. Si vous connaissez l'indice de réfraction du premier milieu (n₁), vous pouvez calculer l'indice de la substance (n₂) en utilisant la formule ci-dessus.
2. Équation de Cauchy:
* applicable pour: Matériaux transparents dans le spectre lumineux visible.
* Formule: n =a + (b / λ²) + (c / λ⁴) + ...
* A, B, C sont des constantes spécifiques au matériau.
* λ est la longueur d'onde de la lumière.
* Procédure:
1. Mesurez l'indice de réfraction de la substance à différentes longueurs d'onde à l'aide d'un réfractomètre ou d'un autre instrument approprié.
2. Ajuster les points de données à l'équation de Cauchy pour déterminer les constantes A, B et C.
3. Vous pouvez ensuite utiliser cette équation pour calculer l'indice de réfraction à toute autre longueur d'onde.
3. Équation de Lorentz-Lorenz:
* applicable pour: Calcul de l'indice de réfraction en fonction des propriétés moléculaires du matériau.
* Formule: (n² - 1) / (n² + 2) =(4π / 3) * n * α
* N est la densité numérique des molécules.
* α est la polarisabilité des molécules.
* Procédure:
1. Déterminez la densité de nombre (n) des molécules dans la substance.
2. Calculez la polarisabilité (α) des molécules à l'aide de modèles théoriques ou de données expérimentales.
3. Remplacez ces valeurs dans l'équation de Lorentz-Lorenz pour obtenir l'indice de réfraction (n).
4. Équations de Fresnel:
* applicable pour: Calcul de l'indice de réfraction en fonction des coefficients de réflexion et de transmission de la lumière à l'interface entre deux milieux.
* Formule: Équations mathématiques complexes impliquant des coefficients de réflexion et de transmission, de l'angle d'incidence et des indices de réfraction.
* Procédure:
1. Mesurez les coefficients de réflexion et de transmission de la lumière à différents angles d'incidence.
2. Résolvez les équations de Fresnel à l'aide des données mesurées pour déterminer l'indice de réfraction de la substance.
5. Méthodes de calcul:
* applicable pour: Des matériaux et des situations plus complexes où les méthodes analytiques sont difficiles.
* Procédure:
1. Utilisez des modèles de calcul basés sur la théorie électromagnétique et les propriétés des matériaux pour simuler l'interaction de la lumière avec la substance.
2. Le modèle peut prédire l'indice de réfraction en fonction de la réponse optique simulée.
Choisir la bonne méthode:
La meilleure méthode pour déterminer l'indice de réfraction dépend de la substance spécifique, de l'équipement disponible et de la précision souhaitée. La loi de Snell est simple pour des mesures simples, tandis que l'équation de Cauchy est utile pour la lumière visible. Les équations de Lorentz-Lorenz et de Fresnel fournissent des approches plus sophistiquées pour caractériser les matériaux. Les méthodes de calcul sont particulièrement utiles pour les systèmes complexes.
Remarque: Ces méthodes sont généralement utilisées pour calculer l'indice de réfraction pour la lumière dans le spectre visible. Cependant, des approches similaires peuvent être appliquées à d'autres rayonnements électromagnétiques, tels que la lumière infrarouge ou ultraviolette.
