굴절률

굴절률(屈折率)은 투명한 매질로 빛이 진행할 때, 광속이 줄어드는 비율을 가리킨다. 진공중에서의 광속을 ${c}\,$ 라고 하면 굴절률이 ${n}\,$ 인 매질 내에서 빛의 속도는 $\,{\frac {c}{n}}$ 으로 줄어든다. 예를 들어 굴절률 1.5인 유리에서의 광속은 ${\frac {c}{1.5}}=0.67c$ 이다.

굴절률이 서로 다른 매질의 경계면에서는 빛이 스넬의 법칙에 따라 휘게 되며, 입사각에 따라 일부는 반사하게 된다.

정의

굴절률 ${n}\,$ 은 빛의 위상속도 ${c}\,$ 와 물질 내에서의 위상속도 $v_{\mathrm {p} h}\,$ 의 비로 정의된다.

n={\frac {c}{v_{\mathrm {p} h}}}

빛과 매질의 교차

빛이 입자나 파동으로 생각할 수 있듯, 광학에서는 파동으로 다룬다. 파동은 다른 매질에서 다른 속도로 진행한다. 예를 들어, 물을 통과할때의 속도와 공기를 통과할 때 속도에는 차이가 있다. 빛이 하나의 매질에서 다른 매질로 넘어 통과할 때, 같은 파동이 다른 속도로 진행한다. 이 과정을 다음과 같이 생각할 수 있다. 빛 파동이 투명한 물질로 들어가고 그 물질을 이루는 원자들의 전자들을 여기시킨다. 여기된 전자들은 그 고유의 빛 파동을 방출한다. 원자들 사이에서 빛은 빛의 속도( $c=3\times 10^{8}\mathrm {m/s}$ )로 진행한다. 그러나 유리의 경우, 빛의 속도는 약 $2\times 10^{8}\mathrm {m/s}$ 이다.