復折射率

復折射率，又稱光納，吸收性介質最主要的光學常數。吸收性介質最主要的光學常數。它是一個複數，符號N'，可用N'=N-iK表示。式中實數部分N為吸收性介質的折射率，它決定於光波在吸收性介質中的傳播速度；虛數部分的K決定於光波在吸收性介質中傳播時的衰減（光能的吸收），叫做吸收係數。

基本介紹

• 中文名：復折射率
• 外文名：complex refractive index
• 學科：岩礦分析與鑑定、光子晶體
• 性質：吸收性介質最主要的光學常數
• 別稱：光納
• 領域：通信技術

數值介紹

吸收性介質最主要的光學常數。它是一個複數，符號N'，可用N'=N-iK表示。式中實數部分N為吸收性介質的折射率，它決定於光波在吸收性介質中的傳播速度；虛數部分的K決定於光波在吸收性介質中傳播時的衰減（光能的吸收），叫做吸收係數。設I為入射光強，Ix為透過厚度為x的介質後的光強，λ為入射光波長，e為自然對數之底，則有Ix=Ie -4πkx/λ。即吸收係數的物理意義可理解為，光波在吸收性介質中透過λ距離後，光強降到原值的1/e4πK。當N、K值已知時，吸收性礦物的其他光學常數都可以根據它們算出，原理和計算公式已在《不透明礦物晶體光學》中基本解決。

偏振模型

紅外偏振成像技術近年來發展迅速，但偏振機理等方面的研究仍處於起步階段。為深入研究紅外輻射偏振特性的產生機理和影響因素，本文提出了一種基於復折射率的偏振模型。

模型基於空氣－ 光滑介質表面建立，適用於吸收性介質和非吸收性介質。偏振模型以介質的復折射率為參數，觀測角為輸入，可以輸出紅外輻射水平分量和垂直分量的反射率和發射率，也可以輸出反射輻射和自發輻射單獨作用時的偏振度。基於提出的模型，結合MATLAB仿真，分析了反射輻射和自發輻射偏振性的產生機制，以及反射輻射和自發輻射對目標偏振特性的影響。偏振模型的建立，有助於深入理解紅外偏振，並為偏振探測提供理論支持。

自1824 年，阿拉貢首次觀察到發光物體輻射出的偏振光，人類對偏振光的認識已有近兩百年的歷史。但偏振成像技術作為一種探測手段用於目標探測和目標識別，則是始於20世紀80 年代。近年來，偏振探測技術，尤其是紅外偏振探測技術發展迅速，已經逐漸從實驗研究走向工程套用。

偏振現象產生的機理以及偏振特性影響因素的理論機制，作為偏振成像的基礎，一直沒有得到深入的研究。因此，通過建立目標表面的偏振模型，深入分析偏振產生的機理以及偏振特性影響因素的作用機制，是十分必要的。

吸收測量

吸收介質的折射率為復折射率，其虛部不僅決定了介質的吸收特性，還影響反射光、透射光的偏振狀態。現有的復折射率測量方法主要有基於偏振技術的測量法和基於表面電漿共振技術的測量法等。基於偏振技術的測量方法是通過測量反射光的相位和振幅來測定復折射率的實部和虛部，這種方法具有非破壞、非接觸性的特點，已被廣泛套用於材料的光學性質研究和分析中。基於表面電漿共振技術的測量方法是通過測量反射率、共振角、相位差等來計算吸收介質的復折射率，這種方法具有高靈敏度、實時和無損傷探測等優點，基於該技術的感測器在醫療診斷、生化等領域的套用非常廣泛。現有的復折射率測量技術在透明介質的計算中大多是用復折射率和復角代替相應參數，這種處理具有一定的局限性。

花粉測定

梨花粉紅外波段復折射率測定與分析

花粉是生物氣溶膠重要的組成部分，復折射率是研究花粉光學特性以及探測、識別生物氣溶膠成分的重要參數。採用壓片法對梨花粉2.5～15μm波段的反射光譜進行了測量，利用Krames－Kronig （K－K）關係計算了復折射率，並就傅立葉紅外光譜儀測試壓片的入射角和復折射率長波長、短波長區外推兩方面對結果作了誤差分析。結果表明，測試時18°入射角以及長波長、短波長區外推對梨花粉復折射率的計算結果影響不大，利用反射光譜計算花粉復折射率的方法是可行的。計算得到的復折射率譜對梨花粉光學特性的研究以及生物氣溶膠成分的探測、識別有一定的參考價值。

生物氣溶膠是指氣溶膠中有生命活性的部分，包括空氣中的細菌、真菌、病毒、塵蟎、花粉、孢子、動植物碎裂分解體等具有生命活性的微小粒子穩定地懸浮於氣體介質中形成的分散體系。生物氣溶膠是大氣氣溶膠的重要組成部分，與人類的生產、生活密切相關。準確的分析、鑑定生物顆粒，有效的探測和識別生物氣溶膠，一直都是國內外研究的熱點。

基於生物顆粒電磁特性的生物氣溶膠探測、識別技術的研究工作已經開展。該方法以生物顆粒的電磁散射特性為基礎，測量電磁波通過生物氣溶膠的透過率以及散射光的偏振特性分析、確定氣溶膠中生物顆粒的特性和種類。但是，套用這種方法的前提是必須掌握生物顆粒的復折射率，而關於生物顆粒復折射率的測定及分析的內容，可查找到的公開文獻非常少，使得進行生物氣溶膠探測、識別研究缺乏必備的參數支持。

材質測定

表面粗糙材質的復折射率反演

偏振反映了電磁波電場矢量的振動方向，是光橫波特性的具體表現。光經過物質表面反射的過程中，除了產生能量、傳輸方向等變化外，還會產生與材質理化屬性相關的偏振特性變化。目標的偏振特性可提供強度和光譜成像等不能包含的光學信息，能有效提高對目標的探測和識別能力，在對地遙感等領域具有良好的套用前景。

目標的偏振特性從巨觀層面主要取決於目標的幾何特徵以及目標的材質；而從微觀層面主要取決於材質表面的統計學面型屬性及材質的復折射率。材質表面面型決定光線傳輸方向的分布特性；材質的復折射率決定光線的偏振特性。因此，復折射率是偏振特性產生的根本原因，研究目標偏振特性首先需要研究和測量材質的復折射率。復折射率的測量方法主要包括透射法和反射法。透射法通過測量折射角來反演材質的復折射率，僅適用於透明物質；反射法通過測量布魯斯特角，偏振光的相位差來確定材質的復折射率，僅適用於表面絕對光滑的材質。