Khúc xạ là gì? Các công bố khoa học về Khúc xạ

Một cuộc khảo sát về dữ liệu thí nghiệm hiện có và các phương trình hiện có cho chỉ số khúc xạ của nước đã được thực hiện. Sự phụ thuộc của khúc xạ mol trên bước sóng, nhiệt độ và mật độ được trình bày trên một phạm vi mở rộng. Dựa trên lý thuyết điện từ về ánh sáng, một phương trình cho chỉ số khúc xạ của nước với bước sóng, nhiệt độ và mật độ là các biến độc lập đã được xây dựng. Các hệ số của nó được suy diễn trực tiếp từ tất cả dữ liệu thí nghiệm hiện có bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất. Phạm vi hợp lệ của bước sóng bị giới hạn bởi lý thuyết cho phân tán bình thường là 182 nm≤λ≤2770 nm. Phạm vi của nhiệt độ và mật độ được cung cấp bởi dữ liệu thí nghiệm hiện có. Việc nội suy giữa các điểm đo đơn lẻ là khả thi và phạm vi hợp lệ tiếp theo có thể được khuyến nghị: đối với nhiệt độ −10 °C≤T≤500 °C và đối với mật độ 0.0028 kg/m3 ≤ρ≤1045 kg/m3. Sự phù hợp tốt tồn tại giữa mối quan hệ mới, dữ liệu thí nghiệm hiện có và một số phương trình hiện có.

Những ảnh hưởng bức xạ của các hạt bụi từ sa mạc Sahara được nghiên cứu trong mô hình tuần hoàn khí quyển tổng quát NASA GEOS‐5. Mô hình vi sinh hạt bụi phân đoạn (CARMA) được thực hiện online trong GEOS‐5. CARMA quản lý vòng đời của hạt bụi và các dấu hiệu của nó được kết hợp bức xạ với GEOS‐5. Một loạt các mô phỏng theo kiểu AMIP được thực hiện, trong đó các thuộc tính quang học của bụi đầu vào (hình dạng hạt và chỉ số khúc xạ) được thay đổi. Phân bố bụi mô phỏng cho bụi Sahara mùa hè so với các quan sát cho thấy sự tương đồng tốt, với kết quả tốt nhất khi giả định các thuộc tính quang học của bụi hấp thụ mạnh nhất. Sự hấp thụ bụi dẫn đến tăng cường tuần hoàn tế bào Hadley mùa hè, gia tăng nâng cao bụi lên độ cao lớn hơn, và tăng cường gió đông châu Phi, dẫn đến gia tăng tuổi thọ của bụi trong khí quyển và vận chuyển xa hơn về phía bắc và phía tây. Chúng tôi phát hiện ra rằng có một phản hồi tích cực của lực bức xạ bụi đối với việc phát thải, trái ngược với các nghiên cứu trước đây, mà chúng tôi cho là do việc chúng tôi tạo ra lực bức xạ sóng dài tương đối mạnh do việc mô phỏng kích thước hạt hiệu quả lớn hơn. Lực bức xạ sóng dài này làm giảm độ lớn của sự làm mát bề mặt ròng vào buổi trưa so với các nghiên cứu khác, và dẫn đến sự nóng lên vào ban đêm, kết quả là gia tăng tốc độ gió vào ban đêm và phát thải bụi. Các tác động bức xạ của hình dạng hạt bụi chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến vận chuyển và phát thải, với ảnh hưởng nhỏ (~5%) đến lực bức xạ sóng ngắn tại đỉnh khí quyển, phù hợp với các nghiên cứu trước đó, nhưng có tác động rõ rệt hơn đối với việc gia nhiệt khí quyển sóng ngắn và áp lực bề mặt (~20% tăng lực bức xạ trong khí quyển đối với hình cầu). Các tác động của hình dạng đối với các yếu tố gia nhiệt sóng dài khoảng ~10%.

Chế độ anapole điện từ là một trạng thái ánh sáng không phát xạ, bắt nguồn từ sự can thiệp hủy diệt của bức xạ từ các mô men điện và mô men tẩm hình toro đang dao động. Các cộng hưởng liên quan đến anapole chất lượng cao có thể được sử dụng để tăng cường các đặc tính điện từ phi tuyến của vật liệu và trong các ứng dụng cảm biến. Trong công trình này, chúng tôi đã thực nghiệm chứng minh cảm biến metamaterial anapole plasmonic dùng để đo chỉ số khúc xạ của môi trường trong phần quang của quang phổ. Kết quả của chúng tôi cho thấy cảm biến thể hiện độ nhạy cao với chỉ số khúc xạ môi trường ở mức 330 nm/RIU và mức tiếng ồn là 8.7 × 10^-5 RIU. Công trình này sẽ mở ra cơ hội cho các ứng dụng của metamaterials anapole trong sinh học cảm biến và quang phổ học.

Trong bài báo này, một cảm biến chỉ số khúc xạ nano bao gồm một sóng dẫn kim loại - cách điện - kim loại (MIM) và một bộ cộng hưởng hình chữ U với ba nhánh (URRS) được đề xuất. Hiệu suất truyền dẫn của cảm biến đã được phân tích lý thuyết bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Các ảnh hưởng của chỉ số khúc xạ và các tham số hình học cấu trúc khác nhau đến hiệu suất cảm biến đã được đánh giá. Độ nhạy tối ưu của cấu trúc cảm biến chỉ số khúc xạ được thiết kế đạt 2900 nm/RIU, và chỉ số hiệu suất (FOM) là 55.76. Cảm biến được đề xuất cho thấy tiềm năng hứa hẹn trong việc ứng dụng vào nghiên cứu phát hiện nồng độ dung dịch cồn. Ngoài ra, chúng tôi đã áp dụng cấu trúc cảm biến này vào lĩnh vực phát hiện nồng độ dung dịch cồn và kết quả thử nghiệm cho thấy tốt với độ nhạy lên đến 112.