定义
用于计算介质波长相关折射率的方程。
对于透明光学材料(例如光学玻璃)的波长依赖性折射率的规格,通常使用所谓的塞尔迈尔公式[1](也称为塞尔迈尔方程或塞尔迈尔色散公式,以沃尔夫冈·冯·塞尔迈尔的名字命名)。这通常是以下形式
与系数一个Aj和Bj这种形式是由一个相对简单的物理模型产生的,该模型具有由光场驱动的阻尼振荡器。这样的模型只精确到吸收可以忽略不计的波长区域。
例如,熔融石英的折射率可以计算为[2]:
其中必须插入以微米为单位的波长。
Sellmeier系数通常通过最小二乘拟合程序获得,适用于在宽波长范围内测量的折射率。
应用
塞尔迈尔方程非常有用,因为它们使得在宽波长范围内用几个所谓的塞尔迈系数就可以相当准确地描述折射率。许多光学材料的销售系数可在数据库中找到。在极端波长区域应用塞尔迈方程时,建议谨慎行事;不幸的是,可用数据的有效性范围通常没有指明。
塞尔迈尔数据也可用于评估材料的色度色散。这涉及频率导数,即使对于高阶色散,也可以使用Sellmeier数据进行分析,而基于表格索引数据的数值微分对噪声很敏感。
Sellmeier数据的另一个常见应用是计算非线性频率转换的相位匹配配置。在这里,拥有在宽波长范围内有效的Sellmeier数据通常至关重要。
修改后的方程式
文献中包含了各种各样的改进的塞尔迈尔方程,这些方程通常也被称为塞尔迈尔公式。对上述简单形式的扩展可以扩大有效性的波长范围,或者使得可以包括折射率的温度依赖性。例如,这对于计算非线性频率转换的相位匹配配置非常重要。
塞尔迈方程式的替代品
折射率还有各种其他类型的方程。例如,有旧的柯西公式,它比Sellmeier公式简单一些,只要材料在可见光区域中没有吸收,仍然很好地拟合可见光谱区域中许多材料的折射率。然而,在近红外中,使用Sellmeier公式可以实现更高的精度。肖特、哈特曼、康拉迪、凯特勒-德鲁德和赫茨伯格等作家也提出了其他方程式。例如,肖特公式是用于计算的幂级数n2。