柯西等式是光在特定透明材質下,其折射率和波長之間的經驗關係,得名自1836年定義此等式的數學家奧古斯丁·路易·柯西。
等式
柯西等式最通用的形式為
: n(\lambda) = B + \frac {C}{\lambda^2} + \frac{D}{\lambda^4} + \cdots,
其中n為折射率,λ為波長,B, C, D等為係數,針對特定材料,會調整係數使計算的折射率和量測結果相近。係數一般會以λ為真空下的波长,單位為微米。
一般而言,柯西等式用到以下二項,已有一定的精準度:
: n(\lambda) = B + \frac{C}{\lambda^2},
其中係數B及C是專門針對此公式下的係數。
以下是一些材料的係數:
柯西等式所使用光和物質之間關係的理論後來發現有誤。等式只適用在可見光的正常光的色散。柯西等式在紅外線區不準,無法表示反常色散(anomalous dispersion)的情形,但柯西等式在數學上非常簡單,因此適用於一些特定的應用。
Sellmeier等式是由柯西等式再進一步推展所得的等式,可以處理反常色散,在紫外線區、可見光區、紅外線區都可以準確的計算折射率。
和空氣濕度的相依性
針對空氣的柯西兩項式是Lorentz所延伸的,將空氣濕度考慮在內,公式如下:
: n_{air}(\lambda, T, v, p) \approx 1 + \frac{77.6 \cdot 10^{-6}}{T} \left(1+ \frac{7.52 \cdot 10^{-3}}{\lambda^2} \right)\left(p + 4810 \frac{v}{T}\right)
其中p是壓力(單位為毫巴),T是溫度(單位為K),v是水蒸气压(單位為毫巴)
相關條目
*Sellmeier等式
參考資料
F.A. Jenkins and H.E. White, Fundamentals of Optics*, 4th ed., McGraw-Hill, Inc. (1981).
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