Cet article dresse une liste d'indices de réfraction pour de nombreux matériaux représentatifs selon leur catégorie (état, usage fréquent dans un domaine, etc.) et étudiés dans la littérature scientifique. Les matériaux sont caractérisés par leur indice de réfraction, mais cette propriété dépend fortement de la longueur d'onde de la lumière. Selon le domaine de transparence des matières, la mesure de leur indice peut se faire à des longueurs d'onde différentes en général standardisées, notamment par les raies de Fraunhofer.
Ces indices dépendent aussi légèrement de la température, de la pression et des contraintes, mais aussi de la composition exacte du matériau (présence d'impuretés, dopants, etc.) ; pour beaucoup de matériaux dans des conditions typiques, ces variations ne représentent cependant que 1 % ou moins[réf. nécessaire].
En général, l'indice de réfraction est un nombre complexe, dont la partie imaginaire indique la force des pertes par absorption. Cette partie est pour ces raisons parfois appelée coefficient d'extinction, noté . De telles pertes peuvent être particulièrement importantes, par exemple pour les métaux aux longueurs d'onde courtes — visible le plus souvent — et doivent être incluses dans la description de l'indice de réfraction.
Cristaux
Les cristaux isotropes ne présentent qu'un seul indice de réfraction, les autres cristaux sont biréfringents : les cristaux uniaxes ont deux indices de réfraction classiquement notés no et ne, les cristaux biaxes ont trois indices de réfraction classiquement notés nx, ny et nz ou nα, nβ et nγ et classés du plus petit au plus grand.
Verres
Par verre, il est possible d'entendre tout verre utilisé en cristallerie, pour le vitrage ou encore les verres optiques. À mi-chemin entre le verre et les solides cristallins, il est possible de trouver les vitrocéramiques, dont la structure est un mélange homogène de cristaux (comme les céramiques) et de solide amorphe (comme le verre).
Les verres sont généralement peu biréfringents du fait de leur structure amorphe.
Verres optiques
Verres ophtalmiques
On considère pour les verres ophtalmiques qu'un indice normal est compris entre 1,48 et 1,54, un indice moyen entre 1,54 et 1,64, un indice fort entre 1,64 et 1,74, les indices très forts sont au-delà de 1,74. La principale difficulté dans le développement de verres ophtalmiques est la recherche des indices très forts conciliée avec des densités les plus faibles possibles.
Autres verres
Cette section concerne des verres ou solides tout ou partiellement amorphes utilisés en optique, en verrerie, ou encore pour le vitrage.
Polymères
Les polymères sont des matériaux omniprésents dans la plupart des domaines scientifiques et d'ingénierie. L'indice de réfraction est une propriété d'importance dès lors que l'on utilise les plastiques pour des applications optiques.
La faiblesse des plastiques « optiques » vient de la littérature inégale les concernant, souvent moins fournie que celle des verres optiques : les données sont de ce fait moins fournies, moins complètes et peuvent varier d'un fabricant à l'autre, voire entre deux polymères d'un même groupe.
Comparativement aux verres, dont les indices sont compris dans une fourchette 1,28—1,95, les plastiques ont des indices plus restreints, de 1,31 à 1,65, leur constringence est par contre comparable, 91 à 20 pour les verres, 92 à 20 pour les plastiques.
Métaux
Les métaux couramment utilisés dans les applications optiques comprennent l'aluminium, l'argent et l'or, chacun présentant ses avantages et ses défis distincts. ... Les métaux sont souvent utilisés comme revêtements en couches minces sur les miroirs, les séparateurs de faisceaux et divers composants optiques pour améliorer la réflectivité, filtrer les longueurs d'onde ou fournir des couches protectrices. ... Cependant, il est important de noter que les métaux sont généralement opaques et présentent des pertes élevées de lumière transmise, limitant leur utilisation aux applications réfléchissantes ou basées sur des surfaces. De plus, leurs propriétés optiques peuvent être influencées par des facteurs tels que la rugosité de la surface, l'épaisseur de la couche et l'état d'oxydation, nécessitant un contrôle précis lors de la fabrication et de l'utilisation.
Liquides
On présente dans cette section des données d'indice de réfraction pour l'eau et pour d'autres liquides notables séparément. Des liquides organiques, et des liquides dits « de calibration », extrêmement purs et précisément mesurés, sont présentés.
Eau
Le tableau suivant donne les indices de réfractions pour l'eau.
L'eau, composée de molécules d'hydrogène et d'oxygène, peut être présente sous forme H2O, ou sous la forme d'eau lourde, où l'hydrogène est remplacé par des atomes de deutérium (D2O). La différence d'indice entre l'eau et l'eau lourde est, à 25 °C pour la raie d du sodium (5 893 Å), de ,.
Liquides organiques
Liquides de calibration
Gaz
Divers
Notes et références
Notes
Voir aussi
Articles connexes
- Équation de Sellmeier
- Indice de réfraction d'un verre correcteur
Bibliographie
- (en) Marvin J. Weber et al. (préf. Marvin J. Weber), Handbook of Optical Materials, Boca Raton, CRC Press, , 536 p. (ISBN 0-8493-3512-4 et 978-0849335129, présentation en ligne)
- (en) Andrew Keirl et Caroline Christie, Clinical optics and refraction : A Guide for Optometrists, Contact Lens Opticians and Dispensing Opticians, Elsevier Health Sciences, , 338 p. (lire en ligne)
- (en) Hans Bach et Norbert Neuroth, The properties of optical glass, Berlin, Springer, , 2e éd., 419 p. (ISBN 3-540-58357-2, lire en ligne)
Liens externes
- [PDF] The International Association for the Properties of Water and Steam
- Ioffe institute, Russian Federation
- Crystran, United Kingdom
- Jena University, Germany
- Hyperphysics list of refractive indices
- Luxpop: Index of refraction values and photonics calculations
- Kaye and Laby Online
- List of Refractive Indices of Solvents
- Un calculateur d'indices optiques
- Refractive index database
- Portail de la chimie
- Portail de l’optique
