介绍
折射率是光学科学中的一个基本概念。与体积和密度一样，折射率是所有材料的基本性质。然而，不仅仅是光学材料有折射率。例如，水的折射率为1.33，空气的折射率约为1.0。
在今天的文章中，我们将深入地讨论一下折射率。这篇文章在数学上有点晦涩，但如果你想读简短的版本，我们在这里准备了一个小摘要:
关于折射率需要了解的五件事
折射率是大于1.0的正无因次数
它可以帮助你计算出光在物质中传播的速度
材料的折射率随温度而变化
不同颜色的材料有不同的折射率值。
科学家已经能够创造出具有负折射率的材料。
折射率审查
折射率的基本定义是，它是一个无量纲的数字，联系着介质中的光速与真空中的光速。一般可表示为:
其中n是折射率，v是光在物质中的速度，c是光在真空中的速度。从这个简单的公式可以推导出一些重要的性质。
1.-因为我们不能在真空中超过光速，所以n总是大于1
2.-折射率总是正的
波长的依赖
然而，这个等式并不完整。例如，我们知道，每个波长有不同的折射率，但在上面的方程中，我们没有看到波长的依赖性。因此，有必要扩展我们的简单公式来解释这些变化。这就是柯西方程的目的
其中n为折射率，l为光在真空中的波长，A、B、C为直接测量得到的系数。Couchy的方程通常简化为前两项，所以你只需要计算A和B系数。虽然柯西的方程比原来的方程更精确，但它只在可见范围内有效，而且只对低色散的材料有效。对该方程的改进可以在Sellmeier方程中找到:
这个方程的一个重要区别是，总和中的分母表示特定波长的吸收线。当工作在远离这些吸收线的波长(即l >> C)时，Sellmeier方程简化为:
这就引出了折射率的另一个重要性质，即它与介电常数和磁导率的关系。
麦克斯韦方程
利用麦克斯韦方程，我们可以推导出电磁波在介质中的速度并表示出来，得到如下表达式:
其中r为介电常数，r为磁导率(对于光学波长下的非磁性材料，其值通常为1)。在吸收材料中，有可能具有导致复折射率的复介电常数
k是消光系数
负折射率
在自然界中，我们只发现了具有正折射率的材料，但也有可能创造出具有负折射率的材料。这些材料被称为超材料，是莫斯科物理与技术研究所的Victor Vesalago于1967年发明的。他预测，如果一种材料具有负的介电常数和负的磁导率，它就会呈现负的折射率。在2000年，他的预测被大卫·r·史密斯博士证实，这花了30多年的时间加州大学圣地亚哥分校．他的研究小组产生了一种新的材料表现出不寻常的物理性质这在自然界中从未被观察到。这些材料服从物理定律但它的性质与普通材料不同(例如，逆斯涅尔定律)。
具有负折射率的材料
当涉及到照明或想象镜头的设计时，我们有大量的玻璃产品可供选择。选择正确的材料是一项艰巨的任务，也没有标准的程序。
选择正确的玻璃或塑料材料取决于几个因素，如工作波长、系统运行的温度范围、磨料的存在、机械应力、材料成本、玻璃熔化频率等。选择合适的镜片是一门艺术，也是一门科学，它在很大程度上取决于做设计的光学工程师的经验．像这张肖特的玻璃目录通常包括除了折射率以外的几个参数，可以帮助光学工程师选择正确的材料。一旦选择了正确的透镜材料，我们需要在透镜原理图中指定折射率公差，如图底部所示镜片制造图纸讲解指南。
