Liste d'indices de réfraction

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Cet article dresse une liste d'indices de réfraction pour de nombreux matériaux représentatifs selon leur catégorie (état, usage fréquent dans un domaine, etc.) et étudiés dans la littérature scientifique. Les 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 en général standardisées, notamment par les raies de Fraunhofer.

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

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

En général, l'indice de réfraction est un nombre complexe, dont la partie imaginaire indique la force des pertes par absorption. Cette partie est pour ces raisons parfois appelée coefficient d'extinction, noté . De telles pertes peuvent être particulièrement importantes, par exemple pour les métaux aux longueurs d'onde courtes  visible le plus souvent  et doivent être incluses dans la description de l'indice de réfraction.

Cristaux

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.

Davantage d’informations Matériau, λ (µm) ...
Cristaux isotropes[1],[n 1]
Matériau λ (µm) n
Diamant2,4175
Fluorure de calcium1,433
Fluorure de lithium1,3912
Antimoniure d'indium5,13
Arséniure de gallium4,02
Germanium2,84,052
Sel1,531
Silicium1,553,4777
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Davantage d’informations Matériau, λ (µm) ...
Cristaux biaxes[2],[n 1]
Matériau λ (µm) nx ny nz
Andalousite1,6291,6331,638
Pucherite2,412,502,51
Massicot2,512,612,71
Orpiment (As2S3)2,42,813,02
Sulfate de calcium1,5701,5751,614
Dioxyde de tellure2,002,182,35
Zircone2,132,192,20
Acide iodique2,372,52,65
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Davantage d’informations Matériau, λ (µm) ...
Cristaux uniaxes[3],[n 1]
Matériau λ (µm) ne no
Alumine1,75791,7659
Calcite1,4861,658
Vatérite1,651,55
Fluorure de magnésium1,38861,3768
Litharge2,5352,655
Sélénium13,612,79
Rutile2,8722,584
Tellure44,9296,372
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Verres

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

Verres optiques

Davantage d’informations Dénomination, Type de verre ...
Indices de réfraction de verres optiques[4],[n 2]
Dénomination[n 3] Type de verre Famille λ (nm) Indice
FK5CrownFluorocrown1,48749
PK2CrownPhosphate crown1,51821
BK7CrownBorosilicate crown1,51680
PSK3CrownPhosphate crown dense1,55232
K5CrownCrown1,52249
ZK1CrownZinc crown1,53315
BaK50CrownBaryum crown1,56774
SK2CrownBaryum crown dense1,60738
SSK4CrownBaryum crown extra dense1,61765
LaK10CrownLanthane crown1,72000
LgSK2CrownCrown long spécial1,58599
TiK1CrownTitane crown1,47869
TiF1FlintTitane flint1,51118
KzFN1FlintFlint court1,55115
KzFSN4FlintFlint court dense1,61340
KF9Crown flint1,52341
LLF6FlintFlint extra léger1,53172
LF5FlintFlint léger1,58144
F2FlintFlint1,62004
SF2FlintFlint dense1,64769
BaLF4FlintBaryum flint léger1,57957
BaF4FlintBaryum flint1,60562
BaSF2FlintBaryum flint dense1,66446
LaFN2FlintLanthane flint1,74400
LaSF30FlintLanthane flint dense1,80318
NbF1FlintNiobium flint1,74330
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Verres ophtalmiques

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, les indices très forts sont au-delà de 1,74[5]. La principale difficulté dans le développement de verres ophtalmiques est la recherche des indices très forts conciliée avec des densités les plus faibles possibles[6].

Davantage d’informations Dénomination, nd ...
Indices de réfraction de verres ophtalmiques
Dénomination nd[n 4] ne[n 5]
15 white[5]1,5231,525
16 white[5]1,6001,604
17 white[5]1,7001,705
18 white[5]1,8021,807
19 white[5]1,8851,892
UV W76[7],[n 6]1,52301,5251
HG weiß 0389[7]1,60061,6040
High Lite[7]1,70101,7064
BaSF 64[7]1,70101,7052
LaSF 36A[7]1,79471,8000
LaSF 39[7]1,88601,8927
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Autres verres

Cette section concerne des verres ou solides tout ou partiellement amorphes utilisés en optique, en verrerie, ou encore pour le vitrage.

Davantage d’informations Désignation, Utilisation ...
Verres divers
Désignation Utilisation Type Longueur d'onde Indice
Pyrex[8]VerrerieBorosilicate587,6 nm1,474
Corning 9741[8]Transmission ultravioletteAlcali borosilicate587,6 nm1,47
Verre de germanium[8],[n 7]Transmission infrarougeDioxyde de germanium589,3 nm1,60832
Barr&Stroud BS-39B[8]Transmission infrarougeAluminate de calcium589,3 nm1,6764
Schott IRG 25Transmission infrarouge[8]Verre de chalcogénure Ge28Sb12Se60µm2,7283
Phare de Toyota Celica & Toyota Corolla[9]Automobile589 nm1,478
Phare de Chevrolet Eurosport[9]Automobile589 nm1,488
Phare de Oldsmobile Cutlass Ciera[9]Automobile589 nm1,488
Écran de télévision[9]589 nm1,49—1,51
Verre de pare-brise[9]Automobile589 nm1,518—1,520
Verre de bouteille[9],[n 8]Verrerie589 nm1,524
Cristal[10],[11]CristallerieVerre flint1,545[n 9]
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Polymères

Les polymères sont des matériaux omniprésents dans la plupart des domaines scientifiques et d'ingénierie. L'indice de réfraction est une propriété d'importance dès lors que l'on utilise les plastiques pour des applications optiques.

La faiblesse des plastiques « optiques » vient de la littérature inégale les concernant, souvent moins fournie que celle des verres optiques : les données sont de ce fait moins fournies, moins complètes et peuvent varier d'un fabricant à l'autre, voire entre deux polymères d'un même groupe[12].

Comparativement aux verres, dont les indices sont compris dans une fourchette 1,28—1,95, les plastiques ont des indices plus restreints, de 1,31 à 1,65, leur constringence est par contre comparable, 91 à 20 pour les verres, 92 à 20 pour les plastiques[12].

Davantage d’informations Polymère, Abréviation ...
Quelques indices de réfraction pour les grandes familles de plastiques optiques[13]
Polymère Abréviation λ (nm) Indice
PolytétrafluoroéthylènePTFE589,3 nm1,31—1,32
PolycarbonatePC589,3 nm1,5853—1,586
PolycarbonatePC365,0 nm1,6432
PolycarbonatePC1 014,0 nm1,5672
Styrène-méthacrylate de méthyleNAS486,1 nm1,574
Polystyrène co-méthacrylate de méthyleSMMA589,3 nm1,564
Styrène-acrylonitrileSAN365,0 nm1,6125
Styrène-acrylonitrileSAN589,3 nm1,5673
Styrène-acrylonitrileSAN1 014,0 nm1,5519
Styrène-méthacrylate de méthyleNAS656,3 nm1,558
Poly(méthacrylate de méthyle)PMMA589,3 nm1,4917
Poly(méthacrylate de méthyle)PMMA365,0 nm1,5136
Poly(méthacrylate de méthyle)PMMA1 014,0 nm1,4831
PolyesterPETG589,3 nm1,567
PolyétherimidePEI589,3 nm1,658
PolyétherimidePEI480,0 nm1,687
PolyétherimidePEI643,9 nm1,651
PolystyrènePS589,3 nm1,589—1,5903
PolystyrènePS365,0 nm1,6431
PolystyrènePS1 014,0 nm1,5726
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Métaux

Les métaux couramment utilisés dans les applications optiques comprennent l'aluminium, l'argent et l'or, chacun présentant ses avantages et ses défis distincts. ... Les métaux sont souvent utilisés comme revêtements en couches minces sur les miroirs, les séparateurs de faisceaux et divers composants optiques pour améliorer la réflectivité, filtrer les longueurs d'onde ou fournir des couches protectrices. ... Cependant, il est important de noter que les métaux sont généralement opaques et présentent des pertes élevées de lumière transmise, limitant leur utilisation aux applications réfléchissantes ou basées sur des surfaces. De plus, leurs propriétés optiques peuvent être influencées par des facteurs tels que la rugosité de la surface, l'épaisseur de la couche et l'état d'oxydation, nécessitant un contrôle précis lors de la fabrication et de l'utilisation[14].

Davantage d’informations ( ...
Indices de réfraction et Coefficient d'extinction ()[15] de quelques métaux pour trois longueurs d'onde[16],[14]
MétalEtatCondition de mesure et/ou Fiche techniqueCommentaire(s)E1re (eV)[17]λ (nm) Longueur d'ondeLien vers source
226,5 (ultra-violet)589,0 (visible)1013,98 (infrarouge)
Au (or) Corps simplen absolue; sous videvaleurs calculés théoriques (DFT); ±10%9,231,71,41,12,50,366,4

Werner et al. 2009: DFT calculations: Au

Au (or) Revêtement optique (couche fine)n absolue; sous vide; épaisseur 35nm; substrat: SiO2valeurs mesurées interpolées; à température ambiante9,231,28571,47630,402452,81310,312266,3523

Ciesielski et al. 2018: Au/SiO2

Cu (cuivre) Corps simplen absolue; sous videvaleurs calculés théoriques (DFT); ±10%7,731,31,91,23,30,376,6

Werner et al. 2009: DFT calculations: Cu

Ag (argent) Corps simplen absolue; sous videvaleurs calculés théoriques (DFT); ±10%7,581,11,50,143,60,327,1

Werner et al. 2009: DFT calculations: Ag

Ag (argent) Revêtement optique (couche fine)polycristallin; atomiquement lisse; substrat Si/SiO2; n absolue; sous videvaleurs mesurées interpolées; à température ambiante7,58--0,142503,79060,201916,8772

Ferrera et al. 2019: n,k 0.245–1.45 µm; 298 K

Pb (plomb) Corps simplen absolue; sous videvaleurs calculés théoriques (DFT); ±10%7,420,342,22,84,01,06,0Werner et al. 2009: DFT calculations: Pb
Fe (fer) Corps simplen absolue; sous videvaleurs calculés théoriques (DFT); ±10%7,91,02,03,33,43,24,8Werner et al. 2009: DFT calculations: Fe
Hg (mercure) Corps simpleliquide; à température ambiantevaleurs mesurées interpolées; à température ambiante10,440,390871,52561,75134,93063,95557,0142Inagaki et al. 1981: Optical properties of liquid mercury
Bronze (Cuivre Zinc) Alliage; 90% Cu, 10% Zn-valeurs mesurées interpolées; à température ambiante-1,24431,33550,359002,83710,328196,0715Querry 1985: Optical constants
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Liquides

On présente dans cette section des données d'indice de réfraction pour l'eau et pour d'autres liquides notables séparément. Des liquides organiques, et des liquides dits « de calibration », extrêmement purs et précisément mesurés, sont présentés.

Eau

Le tableau suivant donne les indices de réfractions pour l'eau.

Davantage d’informations Température (°C), Longueur d'onde ...
Indices de réfraction de l'eau pour trois longueurs d'onde[16], selon plusieurs températures[18].
Température (°C)Longueur d'onde
226,5 nm589,0 nm1 013,98 nm
0 1,394501,334321,32612
20 1,393361,332981,32524
50 1,388541,329371,32145
100 1,375471,318611,31114
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L'eau, dont les molécules sont composées d'atomes d'hydrogène et d'oxygène, peut être présente sous forme H2O, ou sous la forme d'eau lourde, où l'hydrogène est remplacé par des atomes de deutérium (D2O). La différence d'indice entre l'eau et l'eau lourde est, à 25 °C pour la raie d du sodium (5 893 Å), de [19],[20].

Liquides organiques

Davantage d’informations Matériau, λ (nm) ...
Liquides à 20 °C
Matériauλ (nm)nRéférence(s)
Trisulfure d'arsenic (en) et soufre dans le diiodométhane1,9[21]
Benzène589,291,501[22]
Disulfure de carbone589,291,628[22]
Eau589,291,3330[22]
Éthanol589,291,361[22]
Huile de silicone1,52045[23]
Tétrachlorure de carbone589,291,461[22]
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Liquides de calibration

Gaz

Davantage d’informations Matériau, λ (nm) ...
Quelques indices de réfraction représentatifs
Matériauλ (nm)nRéférence(s)
Atmosphère terrestre à 20 °C et 1 atm589,291,000272[24]
Atmosphère terrestre à 0 °C et 1 atm589,291,000293[22]
Dioxyde de carbone à 0 °C et 1 atm589,291,00045[25],[26],[27]
Hélium à 0 °C et 1 atm589,291,000036[22]
Dihydrogène à 0 °C et 1 atm589,291,000132[22]
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Divers

Davantage d’informations Matériau, λ (nm) ...
Quelques indices de réfraction représentatifs
Matériau λ (nm) Indice Référence(s)
Vide1par définition
Hélium liquide1,025
Glace1,31
Cornée (humaine)1,373/1,380/1,401[28]
Ambre589,291,55[22]
Sucre, solution à 25 %1,3723[29]
Sucre, solution à 50 %1,4200[29]
Sucre, solution à 75 %1,4774[29]
Larmes587,6 nm1,336[30]
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Notes et références

Voir aussi

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