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빛이 서로 다른 매질의 경계면을 지나면서 생기는 굴절의 원인은 매질의 밀도차에서 기인합니다. 매질의 밀도가 클 수록 굴절율이 크게 됩니다. 매질의 밀도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 진행할 때는 ？微甕欲？이루는 법선 방향으로 굴절합니다. 따라서 결정구조가 엉성하다는 말은 밀도가 낮다고 생각되며 굴절율도 낮을 것으로 생각됩니다. 결정구조와 밀도는 밀접한 관계를 가짐으로 결정구조에 따른 굴절율에 상관관계가 있을 것으로 생각됩니다.

물질마다 고유의 굴절율을 가지고 있으나 다음의 3가지 일반적인 식을 생각하시면 도움이 될것입니다. 1.굴절률은 물체속을 통과하는 (광)빛의 속도에 반비례한다.즉 n=c/ν (n=굴절률,c=진공속의 광속도,ν=물체중의 (광)빛의 속도) 광속도는 물체를 지나갈때 밀도가 크면 클수록 속도가 느려지기 때문에 밀도가 높은 물체일수록 굴절률은 크집니다. 2.물체의 유전율의 크기에 굴절율은 비례한다.즉 n²= ε (ε=유전율) 밀도가 높은 강유전체는 단위면적당의 쌍극자 수가 많으므로 높은 굴절률 을 나타냅니다. 3.그리고 일반적으로,원자번호가 큰 원자일수록 많은 전자를 갖게 되므로, 밀도도 높고 굴절률값도 크게됩니다. 몇가지 굴절률을 나타내면 NaF:1.36, CaF2: 1.33, MgO:1.74, TiO2:2.71, SiO2: 1.55 ,PbO:2.61,PbS:3.91,CaCO3:1.72,BaTiO3:2.40, Si:3.49,α-Al2O3:1.76,BeO:1.33,석영유리:1.46,다이아몬드:2.42 등입니다. 참고자료로 wikipedia에서의 refraction index list를 file로 올립니다.

굴절률의 정의를 생각해보십시오. 그러면 답이 나올 것입니다. 굴절률은 빛이 진행할 때 진공에서의 전파속도와 물질내에서 전파속도 비를 말합니다. 굴절률이 크다는 의미는 물질 내에서 빛의 진행속도가 진공보다 느리다는 말과 같습니다. (빛의 전파속도는 진공에서 제일 빠름) 빛이 물질내에서 어떻게 진행하는가는 원자구조와 밀접한 관계가 있습니다. 물론 분자나 결정구조와 상관있는데 근본적으로 원자의 최외각전자가 빛이 들어갈 때 여기되었다가 다시 원위치로 떨어지면서 방출하는 빛과 상관있습니다. 결정구조를 가지는 물질에서는 외각전자들이 결정을 이루는 구조에 관여하고 남아도는 외각전자들이 결합에너지가 크기 때문에 빛이 흡수하고 다시 방출하는데 많은 에너지가 필요하고 외각전자가 들뜬 상태에서 기저상태로 돌아오는데 걸리는 시간도 더 많이 걸리기 때문에 전파속도가 느려지겠지요. (이건 순전히 추측!) 다이어먼드를 예를 들면 굴절률이 2.5 가까이 되는듯한데... 빛이 다이어먼드 안에 들어가면 탄소들의 외각전자들이 공유결합에 사용되고 결합에 관여하지 않는 전자들이 들뜬 상태로 여기되고 다시 기저상태로 돌아오는데 걸리는 시간이 길어서 전파속도가 느려진다고 예상할 수 있습니다. 또는 결합구조에 관여하는 최외각전자가 들뜬 후 기저상태로 내려오는데 필요한 에너지차이나 시간이 굴절률을 결정한다고 볼 수도 있습니다. 물론 외각전자들이 들뜨는데 필요한 에너지 차이가 너무 난다면 불투명상태가 되겠지요. 화학물질에서는 유전상수와 굴절률이 밀접한 관계를 가지고 있습니다. 전기장이 형성될 때 분자의 외각전자들의 쏠림이 일어나서 전기장을 변화시키는데... 분자들을 이루는 전자들이 구조적인 결합때문에 분자를 벗어나지 못하고 외부전기장에 대하여 쏠리는 정도가 유전상수를 결정하므로 유전상수가 큰 물질일수록 굴절률이 높습니다. 아마 수식으로 증명을 하면 유전상수의 제곱근과 굴절률이 같을 것입니다. 불소화합물을 생각할 때 불소는 최외각전자가 하나 부족한 상태가 되므로 다른 원자와 결합에서 분자를 이룰 때... 최외각전자의 2개는 2S 구조를 이루고 나머지 5개 중 하나가 다른 원자와 결합하여 2P 구조에 들어있으므로 결국 빛이 들어왔을 때 상대적으로 여기가 되기 쉽다고 볼 수 있겠지요. 따라서 금방 기저상태로 돌아갈때니깐 굴절률이 낮은 화합물을 이룬다고 볼 수 있겠지요. (전반적으로 P구조에 들어있는 전자들이 S구조보다는 여기되기가 쉬움) 광물리학이나 양자화학과 관련된 책을 보면 굴절률에 대한 의미를 이해할 수 있을 것입니다. 아직도 관련책들이 원론 수준에 머물러 있기 때문에 각 경우를 따지고 외각전자가 여기되었다가 돌아오는 현상을 적용하면 어느 정도 짐작이 갈 것입니다. (굴절률과 원자구조를 자세하게 설명한 물리책이 별로 없으므로 광물리학책을 보고 고민을 해야 답이 나올 듯 합니다) >물질마다 고유한 굴절률을 가지고 있습니다. >그리고, 대략의 특성들을 보면, 결정구조가 엉성할수록, 불소 화합물일수록, 특정한 결정구조일수록 낮은 굴절률을 가짐을 알 수 있습니다. > >이러한 경향에 대한 물리적인 해석이 어떻게 되는지요? > >요약해서, 화합물의 원소종류 및 결정구조와 굴절률과의 상관관계가 궁금합니다. >직접적인 설명이나, 자세한 참고문헌을 알려주시면 감사하겠습니다.