6、光学常数：原理、测定与应用

光学常数：原理、测定与应用

1. 引言

光学常数是复折射率的实部 (n) 和虚部 (k)，复折射率可表示为 (\tilde{n}(\tilde{\nu}) = n(\tilde{\nu}) + i k(\tilde{\nu}))。其中，虚折射率 (k) 也被称为吸收指数，用于描述辐射的吸收情况。在无吸收区域，(k = 0)，此时实折射率 (n) 是真空中光速与材料中光速的比值。

光学常数能全面描述材料的光学行为，不同材料、温度、压力、相态以及波数下，光学常数各不相同。对于各向异性材料，其光学常数在不同方向上存在差异，情况较为复杂，本文主要讨论各向同性材料。

在吸收带中，实折射率 (n) 和虚折射率 (k) 的变化呈现出特定规律。以 25°C 液态甲醇的 C - O 伸缩带为例，(k) 谱显示出吸收带，当从高波数接近吸收时，实折射率 (n) 缓慢下降，在 (k) 峰的高波数处急剧下降，在某些强吸收情况下，(n) 在峰上方会小于 1。随着波数穿过峰值下降，(n) 先急剧上升，然后再次下降。这种 (n) 随波数的变化被称为折射率色散，上述行为被称为反常色散。而在远离主要吸收的无吸收区域，(n) 随波数缓慢下降，这种情况被称为正常色散。

对于气体，由于分子间距较大，(n) 非常接近 1。例如，标准空气在 1 atm 和 15°C 下，(n) 在 5000 (cm^{-1}) 至 10 (cm^{-1}) 之间仅从 1.000272984 略微下降到 1.000272599。因此，通常只需测量吸收情况就能描述气体的光学行为。而对于液体和固体，则需要同时考虑 (n) 和 (k)。

在无吸收区域，材料的 (n) 由电磁辐射电场对材料的极化作用决定。当辐射