Liste d'indices de réfraction

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Réfraction, angle critique et réflexion interne totale de la lumière à l'interface de deux médias.

De nombreux 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. Ces longueurs d'onde cependant sont des longueurs d'onde de référence standard, déterminées par les raies de Fraunhofer.

Ces indices dépendent aussi légèrement de la température, de la pression/contrainte, mais aussi de la composition exacte du matériau (présence d'impuretés, dopants…) ; pour beaucoup de matériaux dans des conditions typiques, ces variations ne représentent cependant que 1 % ou moins.

En général, l'indice de réfraction est un nombre complexe, avec donc une partie réelle et une partie imaginaire, cette dernière indiquant la force des pertes par absorption (et est pour ces raisons parfois appelée coefficient d'extinction, k). De telles pertes peuvent être particulièrement importantes, par exemple pour les métaux aux longueurs d'onde courtes (par exemple dans le visible), et doivent être incluses dans la description de l'indice de réfraction.

Cristaux[modifier | modifier le code]

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.

Cristaux isotropes[1],[n 1]
Matériau λ (µm) n
Fluorure de calcium 1,433
Fluorure de lithium 1,3912
Antimoniure d'indium 5,13
Arséniure de gallium 4,02
Germanium 2,8 4,052
Chlorure de sodium 1,531
Silicium 1,55 3,4777
Cristaux biaxes[2],[n 1]
Matériau λ (µm) nx ny nz
Andalousite 1,629 1,633 1,638
Pucherite 2,41 2,50 2,51
Massicot 2,51 2,61 2,71
Orpiment (As2S3) 2,4 2,81 3,02
Sulfate de calcium 1,570 1,575 1,614
Dioxyde de tellure (en) 2,00 2,18 2,35
Zircone 2,13 2,19 2,20
Cristaux uniaxes[3],[n 1]
Matériau λ (µm) ne no
Alumine 1,7579 1,7659
Calcite 1,486 1,658
Vatérite 1,65 1,55
Fluorure de magnésium 1,3886 1,3768
Litharge 2,535 2,655
Sélénium 1 3,61 2,79
Rutile 2,872 2,584

Verres[modifier | modifier le code]

Par verre, il est possible d'entendre tout verre utilisé en cristallerie, pour le vitrage ou encore les verres optiques. A 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.

Indices de réfraction de verres optiques[4],[n 2]
Dénomination[n 3] Type de verre Famille λ (nm) Indice
FK5 Crown Fluorocrown 1,48749
PK2 Crown Phosphate crown 1,51821
BK7 Crown Borosilicate crown 1,51680
PSK3 Crown Phosphate crown dense 1,55232
K5 Crown Crown 1,52249
ZK1 Crown Zinc crown 1,53315
BaK50 Crown Baryum crown 1,56774
SK2 Crown Baryum crown dense 1,60738
SSK4 Crown Baryum crown extra dense 1,61765
LaK10 Crown Lanthane crown 1,72000
LgSK2 Crown Crown long spécial 1,58599
TiK1 Crown Titane crown 1,47869
TiF1 Flint Titane flint 1,51118
KzFN1 Flint Flint court 1,55115
KzFSN4 Flint Flint court dense 1,61340
KF9 Crown flint 1,52341
LLF6 Flint Flint extra léger 1,53172
LF5 Flint Flint léger 1,58144
F2 Flint Flint 1,62004
SF2 Flint Flint dense 1,64769
BaLF4 Flint Baryum flint léger 1,57957
BaF4 Flint Baryum flint 1,60562
BaSF2 Flint Baryum flint dense 1,66446
LaFN2 Flint Lanthane flint 1,74400
LaSF30 Flint Lanthane flint dense 1,80318
NbF1 Flint Niobium flint 1,74330

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, et les indices très forts au-delà de 1,74[5].

Indices de réfraction de verres ophtalmiques[5]
Dénomination nd[n 4] ne[n 5]
15 white 1,523 1,525
16 white 1,600 1,604
17 white 1,700 1,705
18 white 1,802 1,807
19 white 1,885 1,892

Polymères[modifier | modifier le code]

Quelques indices de réfraction[6]
Polymère Abréviation λ (nm) Indice
Polytétrafluoroéthylène PTFE 589,3 nm 1,32
Polycarbonate PC 589,3 nm 1,5853
Polycarbonate PC 365,0 nm 1,6432
Polycarbonate PC 1 014,0 nm 1,5672
Styrène-méthyle méthacrylate NAS 486,1 nm 1,574
Styrène-acrylonitrile SAN 365,0 nm 1,6125
Styrène-acrylonitrile SAN 1 014,0 nm 1,5519
Styrène-méthyle méthacrylate NAS 656,3 nm 1,558
Poly(méthacrylate de méthyle) PMMA 589,3 nm 1,4917
Poly(méthacrylate de méthyle) PMMA 365,0 nm 1,5136
Poly(méthacrylate de méthyle) PMMA 1 014,0 nm 1,4831
Polyester PETG 589,3 nm 1,567
Polyétherimide PEI 589,3 nm 1,658
Polyétherimide PEI 480,0 nm 1,687
Polyétherimide PEI 643,9 nm 1,651
Polystyrène PS 589,3 nm 1,589
Polystyrène PS 365,0 nm
Polystyrène PS 1 014,0 nm 1,4831

Métaux[modifier | modifier le code]

Métaux[7]
Métal Énergie (eV) λ (nm) n k

Liquides[modifier | modifier le code]

Liquides à 20 °C
Matériau λ (nm) n Référence(s)
Trisulfure d'arsenic (en) et soufre dans le diiodométhane 1,9 [8]
Benzène 589,29 1,501 [9]
Disulfure de carbone 589,29 1,628 [9]
Eau 589,29 1,3330 [9]
Éthanol 589,29 1,361 [9]
Huile de silicone 1,52045 [10]
Tétrachlorure de carbone 589,29 1,461 [9]

Gaz[modifier | modifier le code]

Quelques indices de réfraction représentatifs
Matériau λ (nm) n Référence(s)
Atmosphère terrestre dans les CNTP 1,000277
Atmosphère terrestre à °C et 1 atm 589,29 1,000293 [9]
Dioxyde de carbone à °C et 1 atm 589,29 1,00045 [11],[12],[13]
Hélium à °C et 1 atm 589,29 1,000036 [9]
Dihydrogène à °C et 1 atm 589,29 1,000132 [9]

Divers[modifier | modifier le code]

Quelques indices de réfraction représentatifs
Matériau λ (nm) Indice Référence(s)
Vide 1 par définition
Hélium liquide 1,025
Glace 1,31
Cornée (humaine) 1,373/1,380/1,401 [14]
Ambre 589,29 1,55 [9]
Sucre, solution à 25 % 1,3723 [15]
Sucre, solution à 50 % 1,4200 [15]
Sucre, solution à 75 % 1,4774 [15]
Larmes 587,6 nm 1,336 [16]

Liste[modifier | modifier le code]

Quelques indices de réfraction représentatifs
Matériau λ (nm) n Référence(s)
Solides à température ambiante
Dioxyde de titane (phase rutile) 589,29 2,496 [17]
Diamant 589,29 2,419 [9]
Titanate de strontium 589,29 2,41
Verre de quartz 589,29 1,458 [9]
Chlorure de sodium 589,29 1,544 [18]
Autres matériaux
Acétone 1,36
Glycérol 1,4729
Brome 1,661
Verre crown (pur) 1,50 - 1,54
Verre flint (pur) 1,60 - 1,62
Verre crown (impur) 1,485 - 1,755
Verre flint (impur) 1,523 - 1,925
Pyrex (verre borosilicate) 1,470 [19]
Cryolite 1,338
Halite 1,516
Saphir 1,762–1,778
Zircone cubique 2,15 - 2,18
Niobate de potassium (en) (KNbO3) 2,28
Moissanite 2,65 - 2,69
Cinabre (sulfure de mercure(II)) 3,02
Phosphure de gallium 3,5
Arséniure de gallium 3,927
Oxyde de zinc 390 2,4
Germanium 4,01
Silicium 590 3,96 [20]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Weber 2002, p. 63-65
  2. Weber 2002, p. 70-74
  3. Weber 2002, p. 66-70
  4. Weber 2002, p. 229
  5. a et b Keirl et Christie 2007, p. 4
  6. Weber 2002, p. 296,297,300
  7. Weber 2002, p. 315-350
  8. [PDF] R. Meyrowitz, A compilation and classification of immersion media of high index of refraction, American Mineralogist 40: 398 (1955)
  9. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j et k (en) Optics, 4e éd., Pearson Higher Education,‎ 18 mars 2003 (ISBN 978-0-321-18878-6)
  10. Silicon and Oil Refractive Index Standards
  11. (en) Introduction to Geometrical and Physical Optics, McGraw-Hill Book Company, Inc.,‎ 1953
  12. (en) Handbook of Chemistry and Physics, Chemical Rubber Publishing Co.,‎ 1957
  13. (en) Introduction to Optics, 3e éd., Pearson Prentice Hall,‎ 2007 (ISBN 0-13-149933-5), p. 221
  14. « Refractive index of the human corneal epithelium and stroma », J Refract Surg., vol. 11, no 2,‎ mars-avril 1995, p. 100–105 (PMID 7634138)
  15. a, b et c [PDF] (en) « Manual for Sugar solution Prism », Frederiksen,‎ 03.08.05 (consulté le 2012-3-21)
  16. Keirl et Christie 2007, p. 197
  17. RefractiveIndex.INFO - Refractive index and related constants
  18. (en) College Physics, 6e éd., Brooks/Cole,‎ 2003 (ISBN 978-0-03-035114-3), p. 692
  19. (en) Université de Liverpool, « Absolute Refractive Index » (consulté le 2007-10-18)
  20. (en) « Optical Properties of Silicon » (consulté le 2009-05-31)

Notes

  1. a, b et c Les indices relevés ici sont soit mesurés à la lumière du jour, soit à 632,8 nm, longueur d'onde d'un laser He-Ne, à température ambiante. Les exceptions sont relevées dans la colonne λ (µm).
  2. Sauf exception inscrite dans la colonne λ (nm), les indices sont pris à la raie d de l'hélium à 587,6 nm.
  3. Nom du verre dans le catalogue Schott AG, ou indiqué entre parenthèses si différent.
  4. Mesuré à la raie d de l'hélium à 587,6 nm, classiquement utilisé dans les pays anglo-saxons.
  5. Mesuré à la raie e du mercure à 546,1 nm, classiquement utilisé en Europe.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Marvin J. Weber et al. (préf. Marvin J. Weber), Handbook of Optical Materials, CRC Press,‎ 24 septembre 2002, 536 p. (ISBN 0-8493-3512-4 et 978-0849335129, présentation en ligne)
  • Andrew Keirl et Caroline Christie, Clinical optics and refraction : A Guide for Optometrists, Contact Lens Opticians and Dispensing Opticians, Elsevier Health Sciences,‎ 2007, 338 p. (lire en ligne)

Liens externes[modifier | modifier le code]