Språkspalten
"The Language Column”
The only Aperturen article in Swedish.
Svenska OptikSällskapet
www.svenskaoptiksallskapet.se
Om brytningsindex
Innan jag börjar tala om optiktermer, vill jag berätta att Svenska optiksällskapets arbetsgrupp för språkvårdsfrågor vid sitt senaste möte i oktober 2007 föreslog ett namnbyte. Det i gruppen framdiskuterade, nya namnet Svenska optiktermgruppen fastställdes några dagar senare av SOS ordförande Fredrik Laurell. Genom namnbytet får gruppen en tydligare framtoning i omvärlden. Vårt nya namn är analogt till de redan existerande namnen Svenska datatermgruppen och Svenska biotermgruppen.
Nu till terminologin. Man kan tro att en så enkel och grundläggande term som brytningsindex inte vore så mycket att orda om i optiktermgruppen. Men begreppet är så viktigt, såväl i grundläggande fysik kring optisk vågutbredning som i ingenjörsarbete med avbildande instrument och vågledare, att det måste redas ut ordentligt.
I vår ordlista definierar vi – inte oväntat – brytningsindex som ’kvoten mellan ljushastigheten i vakuum och ljushastigheten i ett annat medium’. De engelska motsvarigheterna till brytningsindex är refractive index eller index of refraction.
För de flesta ingenjörer är det inte praktiskt att arbeta med värden på brytningsindex baserade på ljushastigheten i vakuum. Ett optiskt instrument arbetar vanligen i luft av atmosfärstryck. I ett laboratorium mäts därför oftast ljusbrytningen inte från vakuum, utan från luften i laboratoriet till de optiska materialen. Det behövs alltså ett särskilt begrepp för denna brytning, nämligen relativt brytningsindex, med de engelska motsvarigheterna relative refractive index eller relative index of refraction. Generellt betyder detta begrepp ’kvoten mellan ljushastigheterna i två godtyckliga material’. När en ljusstråle bryts vid gränsytan mellan två material, så är det ju bara kvoten av materialens brytningsindex – och således kvoten mellan ljushastigheterna – som bestämmer relationen mellan infallsvinkel och brytningsvinkel.
För en mättekniker eller optikkonstruktör är det som sagt praktiskt att se luft som det ena av de två materialen. Begreppet relativt brytningsindex brukar då betyda ’kvoten mellan ljushastigheten i luft av normaltryck och normaltemperatur vid en bestämd våglängd och ljushastigheten i linsmaterialen’. Det är sådana värden på brytningsindex som anges i tillverkarnas materialkataloger. I det synliga våglängdsområdet är dessa värden som bekant ca 0,3 promille lägre än motsvarande värden i vakuum.
Vid vågutbredning i en vågledare, vars diameter är av storleksordningen fem à tio gånger våglängden, påverkas ljushastigheten inte bara av brytningsindex i vågledarkanalen, utan även av brytningsindex i det omgivande materialet och av vågledarens tvärsnittsarea och form. För förståelse av den hastighet som den fortskridande vågen får genom vågledaren används då begreppet effektivt brytningsindex, med de engelska motsvarigheterna effective refractive index eller effective index of refraction.
Vågens hastighet är olika för olika utbredningsmoder i vågledaren (med undantag för så kallade degenererade moder), varför man även använder termen modindex, med den engelska motsvarigheten modal index, när man särskilt vill betona detta förhållande. Modindex tycks vara den enda svenska termen, medan den engelska motsvarigheten kan byggas ut till de längre termerna modal refractive index, effective modal refractive index, modal index of refraction eller effective modal index of refraction. Termen modindex behöver enligt experter på området ingen vidare utbyggnad på svenska. Det är självklart att den måste innefatta de bestämningar som ovan getts för termen effektivt brytningsindex.
Termen effektivt brytningsindex används även för att ange ljushastigheten i ett inhomogent material, vilket exempelvis kan bestå av mycket små partiklar eller droppar med olika brytningsindex.