Kalkulator Współczynnika Załamania

Do czego służy Kalkulator Współczynnika Załamania?

Trzy tryby pracy: wyznacz współczynnik załamania nieznanego materiału z pomiarów kątów (prawo Snella odwrotnie), oblicz n z prędkości światła w ośrodku, albo zidentyfikuj substancję porównując zmierzony współczynnik z bazą 14 materiałów referencyjnych.

Jak wyznaczyć współczynnik załamania - krok po kroku

Wybierz tryb - "z kątów" jeśli mierzysz kąty goniometrem, "z prędkości" jeśli znasz prędkość światła w materiale, "identyfikacja" jeśli masz już wyznaczone n.
Tryb "z kątów" - podaj współczynnik znanego ośrodka (zwykle powietrze = 1,000), kąt padania α i zmierzony kąt załamania β.
Tryb "z prędkości" - podaj prędkość światła zmierzoną w badanym materiale (km/s).
Tryb "identyfikacja" - podaj wyznaczony współczynnik n, kalkulator porówna go z bazą.
Odczytaj wyniki - współczynnik n, prędkość światła, identyfikacja materiału z oceną dopasowania.

Wzory obliczeniowe

Metoda	Wzór	Kiedy stosować
Z kątów (Snell)	n₂ = n₁ · sin(α) / sin(β)	Pomiar kątów goniometrem
Z prędkości	n = c / v	Pomiar prędkości światła w materiale
Z długości fali	n = λ₀ / λ	Pomiar długości fali w ośrodku

Baza materiałów referencyjnych

Wartości dla linii D sodu (λ = 589 nm), temperatura 20°C:

Materiał	n	v (km/s)	Zastosowanie
Próżnia	1,0000	299 792	Odniesienie absolutne
Powietrze (20°C)	1,0003	299 703	Standard laboratoryjny
Woda (20°C)	1,3330	224 901	Refraktometria roztworów
Szkło crown (BK7)	1,5168	197 648	Obiektywy, pryzmaty
Poliwęglan	1,5860	189 023	Soczewki okularowe
Cyrkonia (CZ)	2,1500	139 438	Podróbka diamentu
Diament	2,4170	124 050	Jubilerstwo, narzędzia
Moissanit	2,6500	113 129	Podróbka diamentu (droższa)

Praktyczne przykłady

Przykład 1: Identyfikacja szkła
α = 45°, β = 27,5°, n₁ = 1,000 (powietrze)
Wynik: n₂ = 1,5321 - najbliżej szkło crown BK7

Przykład 2: Prędkość w wodzie
v = 224 901 km/s
Wynik: n = 1,3330 - woda (20°C)

Przykład 3: Weryfikacja diamentu
Zmierzono n = 2,415
Wynik: dopasowanie diament (2,417), odchylenie 0,08% - bardzo dobre

Przykład 4: Nieznana ciecz
α = 50°, β = 34,2°, n₁ = 1,000
Wynik: n₂ = 1,3622 - najbliżej alkohol etylowy (1,361)

Przykład 5: Pomiar z wody do nieznanego szkła
α = 40°, β = 25,1°, n₁ = 1,333 (woda)
Wynik: n₂ = 2,0188 - pomiędzy szkłem flint a szafirem

FAQ - Najczęściej zadawane pytania

Jak zmierzyć współczynnik załamania w domu?

Najprostsza metoda: umieść materiał na kartce z kątomierzem, skieruj laser (wskaźnik) pod znanym kątem na powierzchnię materiału i zmierz kąt promienia załamanego. Podaj oba kąty do kalkulatora. Dokładność domowa: ok. 2-5%. Profesjonalny refraktometr mierzy z dokładnością 0,0001.

Czy współczynnik załamania zależy od temperatury?

Tak. Woda w 20°C ma n = 1,3330, w 0°C: 1,3339, w 80°C: 1,3290. Zmiany są rzędu 0,0001-0,001 na stopień. W laboratoriach pomiar wykonuje się w kontrolowanej temperaturze 20°C lub 25°C.

Do czego służy refraktometr?

Refraktometr mierzy współczynnik załamania cieczy - pozwala np. sprawdzić stężenie cukru w roztworze (refraktometr Brix), jakość oleju silnikowego, czystość substancji chemicznych. W jubilerstwie identyfikuje kamienie szlachetne. Zakres typowego refraktometru: n = 1,300-1,700.

Jak odróżnić prawdziwy diament od podróbki?

Diament ma n = 2,417. Cyrkonia (popularna podróbka) ma n = 2,150-2,180. Moissanit (druga podróbka) ma n = 2,648-2,691. Refraktometr jubilerski natychmiast rozróżnia te trzy materiały. Kalkulator identyfikacji pomoże porównać zmierzoną wartość z referencyjną.

Jaka jest różnica między tym kalkulatorem a kalkulatorem załamania światła?

Kalkulator załamania światła oblicza kąt załamania gdy znasz oba współczynniki materiałów. Ten kalkulator działa odwrotnie - wyznacza współczynnik załamania nieznanego materiału z pomiarów kątów lub prędkości. Pierwszy odpowiada "pod jakim kątem wyjdzie promień?", drugi "jaki to materiał?".

Czy kalkulator uwzględnia dyspersję?

Nie - wartości w bazie dotyczą linii D sodu (λ = 589 nm, żółte światło). Dla innych długości fali współczynnik będzie inny. Fiolet (400 nm) daje wyższe n, czerwień (700 nm) niższe. Różnica w typowym szkle: 0,008-0,015 między skrajnymi kolorami widma.