折射率

光以「宇宙間最快」聞名，但那只在真空裡成立。把它推進水、玻璃或鑽石，它就會慢下來，而且慢很多。折射率是一個數字，告訴你某種材料把光減慢了多少，因而這種材料折彎、導引光的能力有多強。它回答一個實用的問題：這東西在光學上是「密」還是「疏」，它會把光線折得多厲害？

它的定義是速率的比值。若 c 是光在真空中的速率（約 3.0 x 10^8 m/s），v 是光在該材料中的速率，則折射率為 n = c / v。因為沒有東西能讓光跑得比真空快，n 永遠大於或等於 1。真空的 n 恰為 1，空氣只略高一點，約 1.0003，水約 1.33，普通玻璃約 1.5，而鑽石高達 2.42，這正是為什麼它把光減得慢、折得凶，看起來閃閃發亮。n 越大，光越慢、彎得越厲害。折射率也決定了光在材料中的波長，lambda_介質 = lambda_真空 / n，而頻率保持不變。

每當你指定一片透鏡、設計一條光纖，或讀司乃耳定律 n1 sin(theta1) = n2 sin(theta2) 時，都會遇到折射率，其中這兩個折射率決定一道光線在交界面彎折多少。一個誠實的細節：對真實材料來說，n 並不是恰好一個固定的數字，它會隨光的顏色（波長）略微改變。正是這個小小的變化把白光散成彩虹，這種現象稱為色散（dispersion）。