Brydningsindeks

Det absolutte brydningsindeks for et medium er defineret som forholdet mellem lysets hastighed i vakuum og fasehastigheden af lys i mediet:

Det er indlysende hvorfor brydningsindekset aldrig kan komme under 1.

Hvad får dig til at tro at brydningsindekset ikke kan være over 10?

Der findes faktisk et tilfælde, hvor brydningsindex er under 1, så vidt jeg husker er det 0,99. Det er dog ikke for synligt lys, men röntgenstråling. Når brydningsindex er større end 1, kan der forekomme totalreflektion af lys, der kommer "indefra" og ud i luften. Når brydningsindex er mindre end 1, kan totalreflektionen optræde, når "lyset", altså röntgenstrålingen, kommer fra luften. Det udnyttes til at lave röntgenkikkerter, der sendes ud i rummet. Strålingen skal komme næsten parallelt med den spejlende overflade, men ved at benytte et evanceret design kan man lave et spejl, der kan fokusere röntgenstrålingen. Man kan derved lave et meget følsomt röntgenkamera.

Det ser umiddelbart umuligt ud, da man tilsyneladende kommer i konflikt med ligningen i #1. Imidlertid findes der to hastigheder for bølger. For synligt lys er disse identiske, men de kan iagttages på de bølger, der kommer, når man kaster en sten i vandet. Der kommer nogle ringe, der breder sig ud fra nedfaldsstedet. Kigger man efter, kan man se, at de enkelte bølger bevæger sig med en anden hastighed end ringene som helhed. Den hastighed, de enkelte bølger forplanter sig med kaldes fasehastigheden, mens hastigheden af gruppen kaldes gruppehastigheden. Hvis man måler svingningstiden og bølgelængden, kan man beregne fasehastigheden. Energien, der overføres med bølgen er knyttet til gruppen, så gruppehastigheden er samtidig hastigheden, hvormed energien transporteres.

Röntgenstrålingen har en fasehastighed, der er større end lysets, men gruppehastigheden er mindre end lysets hastighed. Det er gruppehastigheden, der ifølge Einstein ikke kan overstige lysets hastighed, mens fasehastigheden godt kan, og det er den, der indgår i formlen i #1.

Brydningsindex varierer meget med strålingens frekvens. Ved radiobølger er brydningsindex i vand ca. 9.

Der findes stoffer, hvor jeg vil fovente værdier så høje som 40, men jeg ved ikke, hvilket bølgelængdeområde, der så er tale om.

Så vidt jeg ved har diamant det største brydningsindex for synlig lys.

#2 og 3

Meget interessant. Godt svar!