屈折率の値について・・・

質問

屈折率は、温度が上昇するにつれて値が小さくなるのは何故ですか？？
色々本など調べて考えたつもりなのですが、何故だか分かりません。教えてください。お願いします。

回答No.2

noname#11476 · ベストアンサー

難しいケースですね。
単なる水だけであれば、理屈はそう難しくありません。
屈折率というのは、光の位相がその物質を透過する場合に進んだり遅れたりする現象です。（ｎ＞１で位相が遅れる）
分子が入射した光に対して共鳴し、一度そのエネルギーを吸収したあとにまた再放出します。
このとき、時間的なずれがありますので、最終的な光は元の光よりも位相が少し遅れてしまうのです。
これが屈折率となって現れます。

水は温度が高くなると膨張します。膨張すると、単位体積あたりの分子の数は減少します。
ですから、先に述べた位相を遅らせる原因となる分子密度が減少するわけで、それだけ位相の遅れは小さくなります。
位相の遅れが小さくなるため屈折率はｎ＝１に近づくわけです。

そのため、水の場合は摂氏４度以下だと今度は温度係数は逆（温度を下げると屈折率は小さくなる）になるでしょう。
（水は４度の時が一番密度が高くなる）

メタノールなどの水溶液となると、２つ以上の種類の分子の合計となるわけですが、温度により色々複雑な変化（両者の分子間の相互作用）をする可能性もあり、残念ながら単純に上記理由でと言い切ることは出来ません。
一方大抵の気体は圧力が高くなければ分子間の距離が離れているので、相互作用は小さく、ほぼ単純に温度上昇は圧力上昇をもたらし、圧力を逃がして元の圧力にすると密度は下がりますので温度に対して反比例して屈折率は小さくなります。

より詳しく調べるのであれば、化学のさらに詳しい知識が必要ではないかと思います。

お礼

さっそくの回答ありがとうございます。
屈折率とは、そういうメカニズムで起こっていたことをろくに分かっていなかったので、勉強不足を痛感いたしました。丁寧に説明していただけなので、よく分かりました。
本当にありがとうございました。

回答No.1

noname#11476

何の屈折率でしょうか。
屈折率の温度係数は物質により正の場合（温度上昇→屈折率上昇）と負の場合（正の逆）があります。
また中には温度により符号が変化するものもあります。

補足

水とメタノ－ルの混合溶液の場合です。
また、答えていただけたら嬉しいです。
お願いします。