Un indice de réfraction est une valeur numérique qui indique la façon dont la lumière se déplacera à travers une substance particulière par rapport à la façon dont elle se déplace dans le vide. En général, l’indice est indiqué sous forme de valeur décimale, mais il est basé sur la vitesse de la lumière dans le vide divisée par la vitesse de la lumière traversant un milieu particulier, comme le verre ou l’eau. Ces autres médiums ont tendance à réduire la vitesse de la lumière et à modifier sa direction, de sorte que le nombre résultant a une valeur supérieure à un. L’indice de réfraction pour un matériau donné peut être différent pour différents spectres de lumière ; par conséquent, un indice indiquera généralement le type d’énergie lumineuse utilisé également.
Aussi appelé indice de réfraction, l’indice de réfraction d’un matériau est indiqué par rapport à un vide. Lorsque les gens se réfèrent généralement à la vitesse de la lumière, environ 3 × 108 mètres par seconde (m/s), ils font généralement référence à la vitesse de la lumière dans le vide. Cette vitesse est une constante et constitue la norme par rapport à laquelle d’autres vitesses sont comparées lorsqu’il s’agit de traiter la lumière et de déterminer la valeur de réfraction d’un matériau particulier.
L’indice de réfraction indique à quel point la vitesse de la lumière est réduite lorsqu’elle traverse un milieu particulier. Lorsque la lumière passe du vide au verre transparent, par exemple, elle traverse toujours le verre, mais la plus grande densité du verre modifie la façon dont la lumière le traverse. La lumière est ralentie lorsqu’elle traverse le verre, et sa direction est légèrement modifiée en traversant le verre ; ceci est vrai de tout type de matériau clair. Cet effet peut souvent être observé en plaçant un bâton droit dans un plan d’eau. Lorsque la lumière se déplaçant du bâton à l’œil d’une personne se déplace entre l’eau et l’air, elle est réfractée et le bâton semble plié dans l’eau.
Pour déterminer l’indice de réfraction d’un milieu particulier, quelqu’un détermine la vitesse de la lumière traversant ce milieu, puis divise la vitesse de la lumière dans le vide par la vitesse dans le milieu. Cette valeur est indiquée sous forme décimale et ce nombre est appelé valeur de réfraction pour ce matériau. L’indice d’un support particulier peut être légèrement différent pour différentes fréquences lumineuses, c’est pourquoi le type de lumière utilisé est généralement indiqué, souvent une lumière jaune. L’eau a un indice de réfraction d’environ 1.33, ce qui signifie que la lumière dans le vide voyage environ 1.33 fois plus vite que la lumière dans l’eau, tandis que les diamants ont un indice d’environ 2.4, ce qui signifie que la lumière voyage deux fois plus vite dans le vide qu’à travers un diamant.