Względny współczynnik załamania powietrza. Od czego zależy współczynnik załamania światła substancji? Ważny parametr dla różnych obiektów

Tabela 1. Współczynniki załamania kryształów.

współczynnik załamania światła niektóre kryształy w temperaturze 18 ° C dla promieni widzialnej części widma, których długości fal odpowiadają pewnym liniom widmowym. Wskazano elementy, do których należą te linie; przybliżone wartości długości fal λ tych linii są również podane w jednostkach angstremów

λ (Å)	szpatułka limonkowa		Fluoryt	Sól kamienna	Silvin
	com. l.	nadzwyczajny l.
6708 (Li, kr. l.)	1,6537	1,4843	1,4323	1,5400	1,4866
6563 (N, kr. l.)	1,6544	1,4846	1,4325	1,5407	1,4872
6438 (Cd, kr. l.)	1,6550	1,4847	1,4327	1,5412	1,4877
5893 (Na, fl.)	1,6584	1,4864	1,4339	1,5443	1,4904
5461 (Hg, w.l.)	1,6616	1,4879	1,4350	1,5475	1,4931
5086 (Cd, w.l.)	1,6653	1,4895	1,4362	1,5509	1,4961
4861 (N, W.L.)	1,6678	1,4907	1,4371	1,5534	1,4983
4800 (Cd, SL)	1,6686	1,4911	1,4379	1,5541	1,4990
4047 (Hg, f. l)	1,6813	1,4969	1,4415	1,5665	1,5097

Tabela 2. Współczynniki załamania szkieł optycznych.

Linie C, D i F, których długości fal są w przybliżeniu równe: 0,6563 μ (μm), 0,5893 μ i 0,4861 μ.

Okulary optyczne	Przeznaczenie	n C	nD	n F
Korona borokrzemianowa	516/641	1,5139	1,5163	1,5220
Cron	518/589	1,5155	1,5181	1,5243
Lekki krzemień	548/459	1,5445	1,5480	1,5565
korona barytowa	659/560	1,5658	1,5688	1,5759
- || -	572/576	1,5697	1,5726	1,5796
Lekki krzemień	575/413	1,5709	1,5749	1,5848
Lekki krzemień barytowy	579/539	1,5763	1,5795	1,5871
ciężkie korony	589/612	1,5862	1,5891	1,5959
- || -	612/586	1,6095	1,6126	1,6200
krzemień	512/369	1,6081	1,6129	1,6247
- || -	617/365	1,6120	1,6169	1,6290
- || -	619/363	1,6150	1,6199	1,6321
- || -	624/359	1,6192	1,6242	1,6366
Ciężki krzemień barytowy	626/391	1,6213	1,6259	1,6379
ciężki krzemień	647/339	1,6421	1,6475	1,6612
- || -	672/322	1,6666	1,6725	1,6874
- || -	755/275	1,7473	1,7550	1,7747

Tabela 3. Współczynniki załamania kwarcu w widzialnej części widma

Tabela referencyjna podaje wartości współczynnik załamania światła zwykłe promienie ( n 0) i nadzwyczajne ( ne) dla zakresu widma w przybliżeniu od 0,4 do 0,70 μ.

λ (μ)	n 0	ne	Topiony kwarc
0,404656	1,557356	1,56671	1,46968
0,434047	1,553963	1,563405	1,46690
0,435834	1,553790	1,563225	1,46675
0,467815	1,551027	1,560368	1,46435
0,479991	1,550118	1,559428	1,46355
0,486133	1,549683	1,558979	1,46318
0,508582	1,548229	1,557475	1,46191
0,533852	1,546799	1,555996	1,46067
0,546072	1,546174	1,555350	1,46013
0,58929	1,544246	1,553355	1,45845
0,643874	1,542288	1,551332	1,45674
0,656278	1,541899	1,550929	1,45640
0,706520	1,540488	1,549472	1,45517

Tabela 4. Współczynniki załamania cieczy.

Tabela podaje wartości współczynników załamania n ciecze dla wiązki o długości fali w przybliżeniu równej 0,5893 μ (żółta linia sodowa); temperatura cieczy, w której dokonano pomiarów n, jest wskazany.

Płyn	t (°С)	n
alkohol allilowy	20	1,41345
Alkohol amylowy (N.)	13	1,414
Anizol	22	1,5150
Anilina	20	1,5863
Aldehyd octowy	20	1,3316
Aceton	19,4	1,35886
Benzen	20	1,50112
Bromoform	19	1,5980
Alkohol butylowy (n.)	20	1,39931
Glicerol	20	1,4730
Diacetylo	18	1,39331
Ksylen (meta)	20	1,49722
Ksylen (orto-)	20	1,50545
Ksylen (para-)	20	1,49582
chlorek metylenu	24	1,4237
Alkohol metylowy	14,5	1,33118
Kwas mrówkowy	20	1,37137
Nitrobenzen	20	1,55291
Nitrotoluen (orto-)	20,4	1,54739
Paraldehyd	20	1,40486
Pentan (normalny)	20	1,3575
Pentan (izo-)	20	1,3537
alkohol propylowy (normalny)	20	1,38543
dwusiarczek węgla	18	1,62950
Toluen	20	1,49693
Furfural	20	1,52608
Chlorobenzen	20	1,52479
Chloroform	18	1,44643
Chloropikryna	23	1,46075
tetrachlorek węgla	15	1,46305
Bromek etylu	20	1,42386
Jodek etylu	20	1,5168
octan etylu	18	1,37216
Etylobenzen	20	1.4959
Bromek etylenu	20	1,53789
Etanol	18,2	1,36242
Eter etylowy	20	1,3538

Tabela 5. Współczynniki załamania wodnych roztworów cukru.

Poniższa tabela podaje wartości współczynnik załamania światła n roztwory wodne cukier (w 20°C) w zależności od stężenia Z rozwiązanie ( Z pokazuje procent wagowy cukru w ​​roztworze).

Z (%)	n	Z (%)	n
0	1,3330	35	1,3902
2	1,3359	40	1,3997
4	1,3388	45	1,4096
6	1,3418	50	1,4200
8	1,3448	55	1,4307
10	1,3479	60	1,4418
15	1,3557	65	1,4532
20	1,3639	70	1,4651
25	1,3723	75	1,4774
30	1,3811	80	1,4901

Tabela 6. Współczynniki załamania wody

Tabela podaje wartości współczynników załamania n woda o temperaturze 20 ° C w zakresie długości fal od około 0,3 do 1 μ.

λ (μ)	n	λ (μ)	n	λ(c)	n
0,3082	1,3567	0,4861	1,3371	0,6562	1,3311
0,3611	1,3474	0,5460	1,3345	0,7682	1,3289
0,4341	1,3403	0,5893	1,3330	1,028	1,3245

Tabela 7. Tabela współczynników załamania gazów

Tabela podaje wartości współczynników załamania n gazów w normalnych warunkach dla linii D, której długość fali jest w przybliżeniu równa 0,5893 μ.

Gaz	n
Azot	1,000298
Amoniak	1,000379
Argon	1,000281
Wodór	1,000132
Powietrze	1,000292
Gelin	1,000035
Tlen	1,000271
Neon	1,000067
Tlenek węgla	1,000334
Dwutlenek siarki	1,000686
siarkowodór	1,000641
Dwutlenek węgla	1,000451
Chlor	1,000768
Etylen	1,000719
para wodna	1,000255

Źródło informacji: KRÓTKI PODRĘCZNIK FIZYCZNY I TECHNICZNY / Tom 1, - M .: 1960.

Refrakcja nazywana jest pewną abstrakcyjną liczbą, która charakteryzuje moc refrakcyjną dowolnego przezroczystego ośrodka. Zwyczajowo oznacza się go n. Istnieje bezwzględny współczynnik załamania światła i współczynnik względny.

Pierwsza jest obliczana przy użyciu jednej z dwóch formuł:

n = sin α / sin β = const (gdzie sin α jest sinusem kąta padania, a sin β jest sinusem wiązki światła wpadającej do rozpatrywanego ośrodka z pustej przestrzeni)

n = c / υ λ (gdzie c to prędkość światła w próżni, υ λ to prędkość światła w badanym ośrodku).

Tutaj obliczenia pokazują, ile razy światło zmienia swoją prędkość propagacji w momencie przejścia z próżni do ośrodka przezroczystego. W ten sposób określa się współczynnik załamania światła (bezwzględny). Aby znaleźć krewnego, użyj wzoru:

Oznacza to, że brane są pod uwagę bezwzględne współczynniki załamania substancji o różnych gęstościach, takich jak powietrze i szkło.

Ogólnie rzecz biorąc, współczynniki bezwzględne dowolnych ciał, czy to gazowych, ciekłych czy stałych, są zawsze większe niż 1. Zasadniczo ich wartości wahają się od 1 do 2. Wartość ta może być powyżej 2 tylko w wyjątkowych przypadkach. Wartość tego parametru dla niektórych środowisk:

Wartość ta, w odniesieniu do najtwardszej naturalnej substancji na planecie, diamentu, wynosi 2,42. Bardzo często przy prowadzeniu badań naukowych itp. wymagana jest znajomość współczynnika załamania wody. Ten parametr to 1,334.

Ponieważ długość fali jest oczywiście wskaźnikiem, a nie stałą, indeks jest przypisany do litery n. Jego wartość pomaga zrozumieć, do której fali widma odnosi się ten współczynnik. Rozważając tę ​​samą substancję, ale wraz ze wzrostem długości fali światła, współczynnik załamania światła zmniejszy się. Ta okoliczność spowodowała rozkład światła na widmo podczas przechodzenia przez soczewkę, pryzmat itp.

Na podstawie wartości współczynnika załamania światła można na przykład określić, ile jednej substancji rozpuści się w innej. Przydaje się to na przykład podczas warzenia piwa lub gdy trzeba poznać stężenie cukru, owoców lub jagód w soku. Wskaźnik ten jest również ważny przy określaniu jakości produktów naftowych oraz biżuterii, gdy konieczne jest udowodnienie autentyczności kamienia itp.

Bez użycia jakiejkolwiek substancji skala widoczna w okularze instrumentu będzie całkowicie niebieska. Jeśli upuścisz zwykłą wodę destylowaną na pryzmat, przy prawidłowej kalibracji instrumentu granica kolorów niebieskiego i białego przejdzie ściśle wzdłuż znaku zerowego. Podczas badania innej substancji będzie przesuwać się wzdłuż skali zgodnie z jej współczynnikiem załamania.

Załamanie światła- zjawisko polegające na tym, że wiązka światła przechodząc z jednego ośrodka do drugiego zmienia kierunek na granicy tych ośrodków.

Załamanie światła następuje zgodnie z następującym prawem:
Promienie padające i załamane oraz prostopadła do granicy między dwoma mediami w punkcie padania wiązki leżą w tej samej płaszczyźnie. Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest wartością stałą dla dwóch mediów:
,
gdzie α - kąt padania,
β - kąt załamania
n - stała wartość niezależna od kąta padania.

Gdy zmienia się kąt padania, zmienia się również kąt załamania. Im większy kąt padania, tym większy kąt załamania.
Jeśli światło przechodzi z ośrodka o mniejszej gęstości optycznie do ośrodka gęstszego, kąt załamania jest zawsze mniejszy niż kąt padania: β < α.
Wiązka światła skierowana prostopadle do interfejsu między dwoma mediami przechodzi z jednego medium do drugiego bez łamania.

bezwzględny współczynnik załamania substancji- wartość równa stosunkowi prędkości fazowych światła (fal elektromagnetycznych) w próżni i w danym ośrodku n=c/v
Wartość n zawarta w prawie załamania nazywa się względnym współczynnikiem załamania dla pary mediów.

Wartość n jest względnym współczynnikiem załamania światła ośrodka B w odniesieniu do ośrodka A, a n" = 1/n jest względnym współczynnikiem załamania światła ośrodka A w odniesieniu do ośrodka B.
Ta wartość, ceteris paribus, jest większa od jedności, gdy wiązka przechodzi z gęstszego ośrodka do mniej gęstego ośrodka, i mniejsza od jedności, gdy wiązka przechodzi z mniej gęstego ośrodka do gęstszego ośrodka (na przykład z gazu lub z próżni do cieczy lub ciała stałego). Istnieją wyjątki od tej reguły, dlatego przyjęło się nazywać medium optycznie mniej lub bardziej gęstym od drugiego.
Wiązka padająca z przestrzeni pozbawionej powietrza na powierzchnię jakiegoś ośrodka B jest załamywana silniej niż padając na nią z innego ośrodka A; Współczynnik załamania promienia padającego na ośrodek z przestrzeni pozbawionej powietrza nazywany jest jego bezwzględnym współczynnikiem załamania.

(Absolut - w stosunku do próżni.
Względny - w stosunku do dowolnej innej substancji (na przykład tego samego powietrza).
Względny wskaźnik dwóch substancji to ich stosunek wskaźniki bezwzględne.)

Całkowite odbicie wewnętrzne- odbicie wewnętrzne, pod warunkiem, że kąt padania przekracza pewien kąt krytyczny. W tym przypadku fala padająca jest całkowicie odbijana, a wartość współczynnika odbicia przekracza jego najwyższe wartości dla powierzchni polerowanych. Współczynnik odbicia dla całkowitego wewnętrznego odbicia nie zależy od długości fali.

W optyce zjawisko to obserwuje się w szerokim zakresie promieniowanie elektromagnetyczne, w tym zakres promieniowania rentgenowskiego.

W optyka geometryczna Zjawisko wyjaśnione jest za pomocą prawa Snella. Biorąc pod uwagę, że kąt załamania nie może przekroczyć 90°, otrzymujemy, że przy kącie padania, którego sinus jest większy niż stosunek mniejszego współczynnika załamania do wyższego współczynnika, fala elektromagnetyczna powinna być całkowicie odbita do pierwszego ośrodka.

Zgodnie z falową teorią tego zjawiska, fala elektromagnetyczna wnika jednak w drugi ośrodek - propaguje się tam tak zwana „fala niejednorodna”, która zanika wykładniczo i nie zabiera ze sobą energii. Charakterystyczna głębokość wnikania fali niejednorodnej do drugiego ośrodka jest rzędu długości fali.

Prawa załamania światła.

Ze wszystkiego, co zostało powiedziane, dochodzimy do wniosku:
1 . Na styku dwóch mediów o różnej gęstości optycznej wiązka światła zmienia swój kierunek podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego.
2. Gdy wiązka światła przechodzi do ośrodka o większej gęstości optycznej, kąt załamania jest mniejszy niż kąt padania; gdy wiązka światła przechodzi z optycznie gęstszego ośrodka do mniej gęstego ośrodka, kąt załamania jest większy niż kąt padania.
Załamaniu światła towarzyszy odbicie, a wraz ze wzrostem kąta padania zwiększa się jasność odbitej wiązki, a załamanej słabnie. Można to zobaczyć przeprowadzając eksperyment pokazany na rysunku. W konsekwencji odbita wiązka zabiera ze sobą im więcej energii świetlnej, tym większy kąt padania.

Wynajmować MN- interfejs między dwoma przezroczystymi mediami, np. powietrzem i wodą, UAB- spadająca wiązka OW- wiązka załamana, - kąt padania, - kąt załamania, - prędkość propagacji światła w pierwszym ośrodku, - prędkość propagacji światła w drugim ośrodku.

Przejdźmy do bardziej szczegółowego rozważenia współczynnika załamania wprowadzonego przez nas w § 81 przy formułowaniu prawa załamania.

Współczynnik załamania światła zależy od właściwości optycznych oraz ośrodka, z którego pada wiązka i ośrodka, w który wnika. Współczynnik załamania uzyskany, gdy światło z próżni pada na ośrodek, nazywany jest bezwzględnym współczynnikiem załamania tego ośrodka.

Ryż. 184. Względny współczynnik załamania dwóch mediów:

Niech absolutny współczynnik załamania pierwszego ośrodka będzie równy, a drugiego ośrodka - . Biorąc pod uwagę załamanie na granicy pierwszego i drugiego ośrodka, upewniamy się, że współczynnik załamania przy przejściu z pierwszego ośrodka do drugiego, tzw. względny współczynnik załamania, jest równy stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania drugi i pierwszy nośnik:

(ryc. 184). Wręcz przeciwnie, przechodząc z drugiego ośrodka do pierwszego mamy względny współczynnik załamania

Ustalony związek między względnym współczynnikiem załamania światła dwóch ośrodków i ich bezwzględnymi współczynnikami załamania światła można również wyprowadzić teoretycznie, bez nowych eksperymentów, tak jak można to zrobić w przypadku prawa odwracalności (§82),

Mówi się, że optycznie gęstszy jest ośrodek o wyższym współczynniku załamania. Zwykle mierzy się współczynnik załamania światła różnych mediów w stosunku do powietrza. Bezwzględny współczynnik załamania powietrza wynosi . Zatem bezwzględny współczynnik załamania dowolnego ośrodka jest powiązany z jego współczynnikiem załamania w stosunku do powietrza według wzoru

Tabela 6. Współczynnik załamania różne substancje w stosunku do powietrza

Współczynnik załamania światła zależy od długości fali światła, czyli od jego koloru. Różne kolory odpowiadają różnym współczynnikom załamania. Zjawisko to, zwane rozproszeniem, gra ważna rola w optyce. Zjawiskiem tym zajmiemy się wielokrotnie w kolejnych rozdziałach. Dane podane w tabeli. 6, odnoszą się do żółtego światła.

Warto zauważyć, że prawo odbicia może być formalnie zapisane w tej samej formie, co prawo załamania. Przypomnijmy, że zgodziliśmy się zawsze mierzyć kąty od prostopadłej do odpowiedniego promienia. Dlatego musimy wziąć pod uwagę kąt padania i kąt odbicia, aby miały przeciwne znaki, tj. prawo odbicia można zapisać jako

Porównując (83.4) z prawem załamania, widzimy, że prawo odbicia można uznać za szczególny przypadek prawa załamania w . To formalne podobieństwo między prawami odbicia i załamania jest bardzo przydatne w rozwiązywaniu praktycznych problemów.

W poprzedniej prezentacji współczynnik załamania światła miał znaczenie stałej ośrodka, niezależnej od natężenia przechodzącego przez niego światła. Taka interpretacja współczynnika załamania światła jest dość naturalna, jednak w przypadku wysokich natężeń promieniowania, jakie można uzyskać przy pomocy nowoczesnych laserów, nie znajduje uzasadnienia. Właściwości ośrodka, przez który przechodzi silne promieniowanie świetlne, zależą w tym przypadku od jego natężenia. Jak mówią, medium staje się nieliniowe. Nieliniowość ośrodka przejawia się w szczególności tym, że fala świetlna o dużym natężeniu zmienia współczynnik załamania. Zależność współczynnika załamania światła od natężenia promieniowania ma postać

Tutaj jest zwykłym współczynnikiem załamania, a jest nieliniowym współczynnikiem załamania i jest współczynnikiem proporcjonalności. Dodatkowy termin w tej formule może być dodatni lub ujemny.

Względne zmiany współczynnika załamania światła są stosunkowo niewielkie. Na nieliniowy współczynnik załamania światła. Jednak nawet tak niewielkie zmiany współczynnika załamania światła są zauważalne: objawiają się one swoistym zjawiskiem samoogniskowania światła.

Rozważ podłoże o dodatnim nieliniowym współczynniku załamania światła. W tym przypadku obszary o zwiększonym natężeniu światła są jednocześnie obszarami o zwiększonym współczynniku załamania światła. Zwykle w rzeczywistości promieniowanie laserowe rozkład intensywności na przekroju wiązki jest niejednorodny: intensywność jest maksymalna wzdłuż osi i stopniowo maleje w kierunku krawędzi wiązki, jak pokazano na rys. 185 pełnych krzywych. Podobny rozkład opisuje również zmianę współczynnika załamania światła w przekroju komórki z nieliniowym ośrodkiem, wzdłuż której propaguje się wiązka lasera. Współczynnik załamania, który jest największy wzdłuż osi komórki, stopniowo maleje w kierunku jej ścian (przerywane krzywe na ryc. 185).

Wiązka promieni wychodząca z lasera równolegle do osi, wpadająca do ośrodka o zmiennym współczynniku załamania, odchylana jest w kierunku, w którym jest większy. Dlatego zwiększone natężenie w sąsiedztwie komórki OSP prowadzi do koncentracji promieni świetlnych w tym rejonie, co pokazano schematycznie w przekrojach i na ryc. 185, co prowadzi do dalszego wzrostu . Ostatecznie efektywny przekrój wiązki światła przechodzącej przez ośrodek nieliniowy znacznie się zmniejsza. Światło przechodzi jak przez wąski kanał o zwiększonym współczynniku załamania. W ten sposób wiązka lasera zwęża się, a ośrodek nieliniowy działa jak soczewka skupiająca pod działaniem intensywnego promieniowania. Zjawisko to nazywa się samokoncentracją. Można to zaobserwować np. w ciekłym nitrobenzenie.

Ryż. 185. Rozkład natężenia promieniowania i współczynnika załamania w przekroju wiązki laserowej promieni na wejściu do kuwety (a), w pobliżu końca wejściowego (), w środku (), w pobliżu wyjściowego końca kuwety ( )

Wyznaczanie współczynnika załamania przezroczystych ciał stałych

I płyny

Instrumenty i akcesoria: mikroskop z filtrem świetlnym, płytka płasko-równoległa ze znakiem AB w formie krzyża; marka refraktometru „RL”; zestaw płynów.

Cel: określić współczynniki załamania szkła i cieczy.

Wyznaczanie współczynnika załamania szkła za pomocą mikroskopu

Aby określić współczynnik załamania światła przezroczystego ciało stałe stosuje się płytkę płasko-równoległą wykonaną z tego materiału z oznaczeniem.

Znak składa się z dwóch wzajemnie prostopadłych rys, z których jedna (A) jest naniesiona na dolną, a druga (B) - na górną powierzchnię płytki. Płytkę oświetla się światłem monochromatycznym i bada pod mikroskopem. Na
Ryż. 4.7 przedstawia przekrój badanej płyty w płaszczyźnie pionowej.

Promienie AD i AE po załamaniu na granicy szkło-powietrze idą w kierunkach DD1 i EE1 i wpadają do obiektywu mikroskopu.

Obserwator patrzący na tabliczkę z góry widzi punkt A na przecięciu ciągów promieni DD1 i EE1, tj. w punkcie C.

Zatem punkt A wydaje się obserwatorowi znajdującemu się w punkcie C. Znajdźmy zależność między współczynnikiem załamania n materiału płyty, grubością d i pozorną grubością d1 płyty.

4.7 widać, że VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, skąd

tgi/tgr = AB/BC,

gdzie AB = d jest grubością płyty; BC = d1 pozorna grubość płyty.

Jeśli kąty i i r są małe, to

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

tych. Sini/Sinr = d/d1.

Uwzględniając prawo załamania światła otrzymujemy

Pomiaru d/d1 dokonuje się za pomocą mikroskopu.

Układ optyczny mikroskopu składa się z dwóch systemów: układu obserwacyjnego, który składa się z obiektywu i okularu zamontowanego w tubusie oraz układu oświetlenia, składającego się z lustra i wymiennego filtra światła. Ogniskowanie obrazu odbywa się poprzez obracanie uchwytów znajdujących się po obu stronach tuby.

Na osi prawego uchwytu znajduje się krążek z podziałką kończyn.

Odczyt b na kończynie względem stałej wskazówki określa odległość h od obiektywu do stolika mikroskopowego:

Współczynnik k wskazuje na jaką wysokość porusza się tubus mikroskopu, gdy uchwyt jest obrócony o 1°.

Średnica obiektywu w tym ustawieniu jest mała w porównaniu z odległością h, więc najbardziej zewnętrzna wiązka wpadająca do obiektywu tworzy mały kąt i z osią optyczną mikroskopu.

Kąt załamania r światła w płycie jest mniejszy niż kąt i, tj. jest również mały, co odpowiada warunku (4.5).

Porządek pracy

1. Umieścić płytkę na stoliku mikroskopu tak, aby punkt przecięcia kresek A i B (patrz rys.

Współczynnik załamania światła

4,7) znajdował się w polu widzenia.

2. Obróć uchwyt mechanizmu podnoszącego, aby podnieść rurę do górnej pozycji.

3. Patrząc w okular, powoli opuszczaj tubus mikroskopu obracając uchwyt, aż do uzyskania w polu widzenia wyraźnego obrazu rysy B nałożonej na górną powierzchnię płytki. Zapisz wskazanie b1 kończyny, które jest proporcjonalne do odległości h1 od obiektywu mikroskopu do górnej krawędzi płytki: h1 = kb1 (rys.

4. Kontynuuj płynne opuszczanie rurki, aż uzyskasz wyraźny obraz zarysowania A, który wydaje się obserwatorowi znajdującemu się w punkcie C. Zanotuj nowy odczyt b2 rąbka. Odległość h1 od obiektywu do górnej powierzchni płytki jest proporcjonalna do b2:
h2 = kb2 (ryc. 4.8, b).

Odległości punktów B i C od soczewki są równe, ponieważ obserwator widzi je równie wyraźnie.

Przemieszczenie rury h1-h2 jest równe pozornej grubości płyty (ryc.

d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4.8)

5. Zmierz grubość płyty d na przecięciu suwów. W tym celu umieść dodatkową płytkę szklaną 2 pod płytką testową 1 (rys. 4.9) i opuść tubus mikroskopu, aż soczewka dotknie (nieznacznie) płytki testowej. Zwróć uwagę na oznaczenie kończyny a1. Wyjąć badaną płytkę i opuścić tubus mikroskopu, aż obiektyw dotknie płytki 2.

Uwaga wskazanie a2.

W tym samym czasie obiektyw mikroskopu spadnie na wysokość równą grubości badanej płytki, tj.

d = (a1-a2)k. (4.9)

6. Obliczyć współczynnik załamania materiału płyty, korzystając ze wzoru

n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2). (4.10)

7. Powtórz wszystkie powyższe pomiary 3-5 razy, oblicz wartość średnią n, błędy bezwzględne i względne rn i rn/n.

Wyznaczanie współczynnika załamania cieczy za pomocą refraktometru

Przyrządy używane do określania współczynników załamania nazywane są refraktometrami.

Widok ogólny i schemat optyczny refraktometru RL przedstawiono na ryc. 4.10 i 4.11.

Pomiar współczynnika załamania cieczy za pomocą refraktometru RL opiera się na zjawisku załamania światła, które przeszło przez granicę między dwoma ośrodkami o różnych współczynnikach załamania.

Wiązka światła (rys.

4.11) ze źródła 1 (żarówka lub rozproszone światło dzienne) za pomocą zwierciadła 2 jest kierowane przez okienko w obudowie przyrządu na podwójny pryzmat składający się z pryzmatów 3 i 4, które są wykonane ze szkła o współczynniku załamania z 1,540.

Powierzchnia AA górnego pryzmatu oświetlającego 3 (rys.

4.12, a) jest matowa i służy do oświetlania cieczy światłem rozproszonym osadzonym cienką warstwą w szczelinie między pryzmatami 3 i 4. Światło rozproszone przez matową powierzchnię 3 przechodzi przez płasko-równoległą warstwę badanej cieczy i spada na ukośną powierzchnię materiału wybuchowego dolnego pryzmatu 4 pod różnymi
kąty i w zakresie od zera do 90°.

Aby uniknąć zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia światła od powierzchni wybuchowej, współczynnik załamania badanej cieczy powinien być mniejszy niż współczynnik załamania szkła pryzmatu 4, tj.

mniej niż 1540.

Wiązka światła o kącie padania 90° nazywana jest wiązką ślizgową.

Wiązka ślizgowa załamana na granicy ciecz-szkło trafi w pryzmat 4 pod granicznym kątem załamania r itp< 90о.

Załamanie belki ślizgowej w punkcie D (patrz rysunek 4.12, a) jest zgodne z prawem

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

lub nzh = nstsinrpr, (4.12)

ponieważ sinipr = 1.

Na powierzchni BC pryzmatu 4 promienie świetlne są ponownie załamywane, a następnie

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

gdzie a jest wiązką załamującą pryzmat 4.

Rozwiązując razem układ równań (4.12), (4.13), (4.14) możemy otrzymać wzór, który wiąże współczynnik załamania nzh badanej cieczy z granicznym kątem załamania r'pr wiązki wychodzącej z pryzmat 4:

Jeśli luneta zostanie umieszczona na drodze promieni wychodzących z pryzmatu 4, wówczas dolna część jego pola widzenia będzie oświetlona, ​​a górna ciemna. Interfejs między jasnymi i ciemnymi polami tworzą promienie o granicznym kącie załamania r¢pr. W tym układzie nie ma promieni o kącie załamania mniejszym niż r¢pr (rys.

Wartość r¢pr i położenie granicy światłocienia zależą więc tylko od współczynnika załamania nzh badanej cieczy, ponieważ nst i a są wartościami stałymi w tym urządzeniu.

Znając nst, a i r¢pr, można obliczyć nzh ze wzoru (4.15). W praktyce do kalibracji skali refraktometru wykorzystuje się wzór (4.15).

W skali 9 (patrz

Ryż. 4.11), po lewej stronie wykreślono wartości współczynnika załamania światła dla ld = 5893 Å. Przed okularem 10 - 11 znajduje się płytka 8 z oznaczeniem (--).

Przesuwając okular wraz z płytką 8 wzdłuż skali można uzyskać wyrównanie znacznika z linią podziału między ciemnymi i jasnymi polami widzenia.

Podział w skali 9, pokrywający się ze znakiem, daje wartość współczynnika załamania światła nzh badanej cieczy. Obiektyw 6 i okular 10-11 tworzą teleskop.

Pryzmat obrotowy 7 zmienia kierunek wiązki kierując ją do okularu.

Dzięki rozproszeniu szkła i badanej cieczy, zamiast wyraźnej linii podziału między ciemnymi i jasnymi polami, przy obserwacji w świetle białym uzyskuje się opalizujący pasek. Aby wyeliminować ten efekt, kompensator dyspersji 5 jest zainstalowany przed soczewką teleskopu. Główną częścią kompensatora jest pryzmat, który jest sklejony z trzech pryzmatów i może obracać się względem osi teleskopu.

Kąty załamania pryzmatu i jego materiału są tak dobrane, aby światło żółte o długości fali ld = 5893 Å przechodziło przez nie bez załamania. Jeśli pryzmat kompensacyjny zostanie zainstalowany na drodze promieni kolorowych tak, aby jego rozproszenie było równe co do wielkości, ale przeciwne do rozproszenia pryzmatu pomiarowego i cieczy, to całkowite rozproszenie będzie równe zeru. W takim przypadku wiązka promieni świetlnych zbierze się w białą wiązkę, której kierunek pokrywa się z kierunkiem ograniczającej wiązki żółtej.

Tak więc, gdy pryzmat kompensacyjny obraca się, kolor odcienia jest eliminowany. Wraz z pryzmatem 5 ramię rozpraszające 12 obraca się względem nieruchomego wskaźnika (patrz ryc. 4.10). Kąt obrotu Z kończyny pozwala ocenić wartość średniego rozproszenia badanej cieczy.

Skala tarczowa musi być wyskalowana. Harmonogram jest dołączony do instalacji.

Porządek pracy

1. Podnieść pryzmat 3, nanieść 2-3 krople cieczy testowej na powierzchnię pryzmatu 4 i opuścić pryzmat 3 (patrz rys. 4.10).

3. Używając celowania okularowego, uzyskaj ostry obraz skali i granicy między polami widzenia.

4. Kręcąc rączką 12 kompensatora 5, zniszczyć kolorowe zabarwienie interfejsu pomiędzy polami widzenia.

Przesuwając okular wzdłuż skali, zrównaj znak (—-) z granicą ciemnych i jasnych pól i zanotuj wartość wskaźnika cieczowego.

6. Zbadaj proponowany zestaw cieczy i oceń błąd pomiaru.

7. Po każdym pomiarze przetrzyj powierzchnię pryzmatów bibułą filtracyjną nasączoną wodą destylowaną.

pytania testowe

opcja 1

Zdefiniuj bezwzględne i względne współczynniki załamania ośrodka.

2. Narysuj ścieżkę promieni przez granicę dwóch mediów (n2> n1 i n2< n1).

3. Uzyskaj zależność, która wiąże współczynnik załamania n z grubością d i pozorną grubością d¢ płyty.

4. Zadanie. Graniczny kąt całkowitego wewnętrznego odbicia dla jakiejś substancji wynosi 30°.

Znajdź współczynnik załamania tej substancji.

Odpowiedź: n=2.

Opcja 2

1. Na czym polega zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia?

2. Opisać budowę i zasadę działania refraktometru RL-2.

3. Wyjaśnij rolę kompensatora w refraktometrze.

4. Zadanie. Żarówkę opuszcza się ze środka okrągłej tratwy na głębokość 10 m. Znajdź minimalny promień tratwy, podczas gdy ani jeden promień żarówki nie powinien dotrzeć do powierzchni.

Odpowiedź: R = 11,3 m.

WSPÓŁCZYNNIK ZAŁAMANIA ŚWIATŁA, lub WSPÓŁCZYNNIK REFRAKCYJNY, jest abstrakcyjną liczbą charakteryzującą refrakcyjną moc przezroczystego ośrodka. Oznaczono współczynnik załamania łacińska literaπ i definiuje się jako stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania wiązki wchodzącej z pustej przestrzeni do danego ośrodka przezroczystego:

n = sin α/sin β = const lub jako stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym ośrodku przezroczystym: n = c/νλ od pustej przestrzeni do danego ośrodka przezroczystego.

Współczynnik załamania jest uważany za miarę gęstości optycznej ośrodka

Wyznaczony w ten sposób współczynnik załamania nazywany jest bezwzględnym współczynnikiem załamania, w przeciwieństwie do względnego współczynnika załamania.

e. pokazuje, ile razy prędkość propagacji światła zwalnia, gdy przechodzi jego współczynnik załamania światła, który jest określony przez stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania, gdy wiązka przechodzi z ośrodka o z jednej gęstości do ośrodka o innej gęstości. Względny współczynnik załamania jest równy stosunkowi bezwzględnych współczynników załamania: n = n2/n1, gdzie n1 i n2 są bezwzględnymi współczynnikami załamania pierwszego i drugiego ośrodka.

Bezwzględny współczynnik załamania wszystkich ciał - stałych, ciekłych i gazowych - jest większy niż jeden i wynosi od 1 do 2, przekraczając wartość 2 tylko w rzadkich przypadkach.

Współczynnik załamania światła zależy zarówno od właściwości ośrodka, jak i od długości fali światła i wzrasta wraz ze zmniejszaniem się długości fali.

W związku z tym do litery p przypisywany jest indeks, wskazujący, do jakiej długości fali odnosi się wskaźnik.

WSPÓŁCZYNNIK ZAŁAMANIA ŚWIATŁA

Np. dla szkła TF-1 współczynnik załamania w części czerwonej widma wynosi nC=1,64210, a w części fioletowej nG’=1,67298.

Współczynniki załamania niektórych przezroczystych ciał

Powietrze - 1,000292

Woda - 1334

Eter - 1,358

Alkohol etylowy - 1,363

Gliceryna - 1, 473

Szkło organiczne (pleksi) - 1, 49

Benzen - 1,503

(szkło koronowe - 1.5163

Jodła (Kanadyjska), balsam 1,54

Ciężkie szkło koronowe - 1, 61 26

Szkło krzemienne - 1.6164

Dwusiarczek węgla - 1,629

Krzemień ciężki szklany - 1, 64 75

Monobromonaftalen - 1,66

Szkło jest najcięższym krzemieniem - 1,92

Diament - 2,42

Różnica we współczynniku załamania dla różnych części widma jest przyczyną chromatyzmu, tj.

rozkład światła białego podczas przechodzenia przez części załamujące - soczewki, pryzmaty itp.

Laboratorium #41

Wyznaczanie współczynnika załamania cieczy za pomocą refraktometru

Cel pracy: wyznaczenie współczynnika załamania światła cieczy metodą całkowitego wewnętrznego odbicia za pomocą refraktometru IRF-454B; badanie zależności współczynnika załamania światła roztworu od jego stężenia.

Opis instalacji

Gdy światło niemonochromatyczne ulega załamaniu, rozkłada się na kolory składowe w widmie.

Zjawisko to wynika z zależności współczynnika załamania substancji od częstotliwości (długości fali) światła i nazywa się rozpraszaniem światła.

Moc refrakcyjną ośrodka zwyczajowo charakteryzuje się współczynnikiem załamania światła przy długości fali λ \u003d 589,3 nm (średnia długości fal dwóch bliskich żółtych linii w widmie par sodu).

60. Jakie metody oznaczania stężenia substancji w roztworze stosuje się w analizie absorpcji atomowej?

Ten współczynnik załamania jest oznaczony nD.

Miarą wariancji jest średnia wariancja, zdefiniowana jako różnica ( nF-nC), gdzie nF jest współczynnikiem załamania substancji przy długości fali λ = 486,1 nm (niebieska linia w widmie wodoru), nC jest współczynnikiem załamania substancji λ - 656,3 nm (czerwona linia w widmie wodoru).

Załamanie substancji charakteryzuje się wartością względnego rozproszenia:
Podręczniki zwykle podają odwrotność względnego rozproszenia, tj.

mi.
,gdzie jest współczynnikiem dyspersji lub liczbą Abbego.

Aparat do określania współczynnika załamania płynów składa się z refraktometru IRF-454B z granicami pomiarowymi wskaźnika; refrakcja nD w zakresie od 1,2 do 1,7; płyn testowy, ściereczki do wycierania powierzchni pryzmatów.

Refraktometr IRF-454B to przyrząd testowy przeznaczony do bezpośredniego pomiaru współczynnika załamania cieczy, a także do wyznaczania średniej dyspersji cieczy w laboratorium.

Zasada działania urządzenia IRF-454B oparty na zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia światła.

Schemat ideowy urządzenia pokazano na ryc. jeden.

Badana ciecz jest umieszczona pomiędzy dwiema powierzchniami pryzmatu 1 i 2. Pryzmat 2 z dobrze wypolerowaną powierzchnią AB mierzy, a pryzmat 1 ma matową twarz ALE1 W1 - oświetlenie. Promienie ze źródła światła padają na krawędź ALE1 Z1 , załamują się, spadają na matową powierzchnię ALE1 W1 i rozrzucone po tej powierzchni.

Następnie przechodzą przez warstwę badanej cieczy i opadają na powierzchnię. AB pryzmaty 2.

Zgodnie z prawem załamania
, gdzie
oraz to odpowiednio kąty załamania promieni w cieczy i pryzmacie.

Wraz ze wzrostem kąta padania
kąt załamania również wzrasta i osiąga maksymalną wartość
, gdy
, t.

e. gdy wiązka w cieczy ślizga się po powierzchni AB. W konsekwencji,
. W ten sposób promienie wychodzące z pryzmatu 2 są ograniczone do pewnego kąta
.

Promienie wpadające z cieczy do pryzmatu 2 pod dużymi kątami ulegają całkowitemu odbiciu wewnętrznemu na granicy faz AB i nie przechodź przez pryzmat.

Rozważane urządzenie służy do badania cieczy, współczynnika załamania co jest mniejsze niż współczynnik załamania pryzmat 2, zatem promienie ze wszystkich kierunków, załamane na granicy cieczy i szkła, wejdą do pryzmatu.

Oczywiście część pryzmatu odpowiadająca promieniom nieprzepuszczalnym zostanie przyciemniona. W teleskopie 4, znajdującym się na drodze promieni wychodzących z pryzmatu, można zaobserwować podział pola widzenia na części jasne i ciemne.

Obracając układ pryzmatów 1-2, granicę pomiędzy jasnymi i ciemnymi polami łączymy z krzyżem gwintów okularu teleskopu. System pryzmatów 1-2 jest powiązany ze skalą, która jest skalibrowana pod względem wartości współczynnika załamania.

Skala znajduje się w dolnej części pola widzenia rury, a gdy przekrój pola widzenia jest połączony z krzyżem nitek, daje odpowiednią wartość współczynnika załamania cieczy .

Ze względu na dyspersję, interfejs pola widzenia w świetle białym będzie zabarwiony. W celu wyeliminowania zabarwienia, a także określenia średniej dyspersji badanej substancji stosuje się kompensator 3, składający się z dwóch systemów klejonych pryzmatów widzenia bezpośredniego (pryzmaty Amici).

Pryzmaty można obracać jednocześnie w różnych kierunkach za pomocą precyzyjnego obrotowego urządzenia mechanicznego, zmieniając w ten sposób dyspersję samoistną kompensatora i eliminując zabarwienie pola widzenia obserwowanego przez układ optyczny 4. Do kompensatora podłączony jest bęben z podziałką , który określa parametr dyspersji, który umożliwia obliczenie średniej dyspersji substancji.

Porządek pracy

Wyreguluj urządzenie tak, aby światło ze źródła (żarówki) wpadało do świecącego pryzmatu i równomiernie oświetlało pole widzenia.

2. Otwórz pryzmat pomiarowy.

Za pomocą szklanego pręcika nanieść na jego powierzchnię kilka kropel wody i ostrożnie zamknąć pryzmat. Szczelinę między pryzmatami należy równomiernie wypełnić cienką warstwą wody (należy zwrócić na to szczególną uwagę).

Za pomocą śruby urządzenia ze skalą zlikwiduj podbarwienia pola widzenia i uzyskaj ostrą granicę między światłem a cieniem. Zrównaj go za pomocą kolejnej śruby z krzyżem odniesienia okularu urządzenia. Wyznacz współczynnik załamania wody w skali okularu z dokładnością do tysięcznej.

Porównaj otrzymane wyniki z danymi referencyjnymi dla wody. Jeżeli różnica między zmierzonym a tabelarycznym współczynnikiem załamania nie przekracza ± 0,001, oznacza to, że pomiar został wykonany prawidłowo.

Ćwiczenie 1

1. Przygotuj rozwiązanie sól kuchenna (NaCl) o stężeniu bliskim granicy rozpuszczalności (na przykład C = 200 g/litr).

Zmierz współczynnik załamania otrzymanego roztworu.

3. Rozcieńczając roztwór liczbą całkowitą liczbę razy, uzyskaj zależność wskaźnika; załamanie od stężenia roztworu i wypełnić tabelę. jeden.

Tabela 1

Ćwiczenie. Jak uzyskać tylko przez rozcieńczenie stężenie roztworu równe 3/4 maksimum (początkowego)?

Zależność działki n=n(C). Dalsze przetwarzanie danych eksperymentalnych powinno odbywać się zgodnie z zaleceniami prowadzącego.

Przetwarzanie danych eksperymentalnych

a) Metoda graficzna

Z wykresu określ nachylenie W, który w warunkach eksperymentu będzie charakteryzował substancję rozpuszczoną i rozpuszczalnik.

2. Wyznacz stężenie roztworu za pomocą wykresu NaCl podane przez asystenta laboratorium.

b) Metoda analityczna

Oblicz metodą najmniejszych kwadratów ALE, W oraz SB.

Zgodnie ze znalezionymi wartościami ALE oraz W określić średnią
stężenie roztworu NaCl podane przez asystenta laboratorium

pytania testowe

rozproszenie światła. Jaka jest różnica między dyspersją normalną a nienormalną?

2. Na czym polega zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia?

3. Dlaczego nie można zmierzyć współczynnika załamania cieczy większego niż współczynnik załamania pryzmatu przy użyciu tego zestawu?

4. Dlaczego twarz pryzmatu? ALE1 W1 zmatowić?

Degradacja, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Sposób na ocenę stopnia degradacji psychicznej! funkcje mierzone testem Wexlera-Bellevue. Wskaźnik opiera się na obserwacji, że poziom rozwoju niektórych umiejętności mierzony testem spada wraz z wiekiem, a innych nie.

Indeks

Encyklopedia psychologiczna

- indeks, spis nazwisk, tytułów itp. W psychologii - cyfrowy wskaźnik ilościowy, charakteryzujący zjawiska.

Od czego zależy współczynnik załamania światła substancji?

Indeks

Encyklopedia psychologiczna

1. Najbardziej ogólne znaczenie: wszystko, co służy do oznaczania, identyfikowania lub kierowania; wskazanie, napisy, znaki lub symbole. 2. Formuła lub liczba, często wyrażana jako czynnik, pokazująca pewien związek między wartościami lub pomiarami, lub między…

Towarzyskość, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Cecha wyrażająca towarzyskość osoby. Na przykład socjogram daje między innymi ocenę towarzyskości różnych członków grupy.

Wybór, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Formuła oceny mocy określonego testu lub elementu testu w odróżnianiu osób od siebie.

Niezawodność, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Statystyka zapewniająca oszacowanie korelacji między rzeczywistymi wartościami uzyskanymi z testu a wartościami teoretycznie poprawnymi.

Wskaźnik ten jest podawany jako wartość r, gdzie r jest obliczonym współczynnikiem bezpieczeństwa.

Efektywność prognozowania, wskaźnik

Encyklopedia psychologiczna

Miara zakresu, w jakim wiedza o jednej zmiennej może być wykorzystana do przewidywania innej zmiennej, biorąc pod uwagę, że korelacja tych zmiennych jest znana. Zwykle w formie symbolicznej jest to wyrażane jako E, indeks jest reprezentowany jako 1 - ((...

Słowa, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Ogólny termin określający każdą systematyczną częstotliwość występowania słów w języku pisanym i/lub mówionym.

Często takie indeksy ograniczają się do określonych obszarów językowych, np. podręczników pierwszej klasy, interakcji rodzic-dziecko. Znane są jednak szacunki ...

Struktury ciała, indeks

Encyklopedia psychologiczna

Pomiar ciała zaproponowany przez Eysencka na podstawie stosunku wzrostu do obwodu klatki piersiowej.

Tych, których wyniki mieściły się w „normalnym” zakresie, nazywano mezomorfami, osoby mieszczące się w odchyleniu standardowym lub powyżej średniej nazywano leptomorfami, a osoby mieszczące się w odchyleniu standardowym lub...

NA WYKŁAD №24

„INSTRUMENTALNE METODY ANALIZY”

REFRAKTOMETRIA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev „Chemia analityczna” 1983 246-251

2. AA Iszczenko „Chemia analityczna” 2004 s. 181-184

REFRAKTOMETRIA.

Refraktometria jest jedną z najprostszych fizycznych metod analizy kosztem minimalna ilość analitu i jest przeprowadzany w bardzo krótkim czasie.

Refraktometria- metoda oparta na zjawisku załamania lub załamania tj.

zmiana kierunku propagacji światła podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego.

Refrakcja, jak również pochłanianie światła, jest konsekwencją jego interakcji z ośrodkiem.

Słowo refraktometria oznacza pomiar załamanie światła, które szacuje się wartością współczynnika załamania światła.

Wartość współczynnika załamania n zależy

1) o składzie substancji i układów,

2) od w jakim stężeniu i jakie cząsteczki wiązka światła spotyka na swojej drodze, ponieważ

pod wpływem cząsteczek światła różne substancje spolaryzowane inaczej. Na tej zależności opiera się metoda refraktometryczna.

Metoda ta posiada szereg zalet, dzięki którym znalazła szerokie zastosowanie zarówno w badaniach chemicznych, jak i kontroli procesów technologicznych.

1) Pomiar współczynników załamania światła jest bardzo prostym procesem, który jest przeprowadzany dokładnie i przy minimalnym nakładzie czasu i ilości substancji.

2) Zazwyczaj refraktometry zapewniają do 10% dokładności w określaniu współczynnika załamania światła i zawartości analitu

Metoda refraktometrii służy do kontroli autentyczności i czystości, identyfikacji poszczególnych substancji, określenia struktury związków organicznych i nieorganicznych w badaniu roztworów.

Refraktometria służy do określania składu roztworów dwuskładnikowych oraz dla układów trójskładnikowych.

Fizyczne podstawy metody

WSKAŹNIK REFRAKCYJNY.

Odchylenie wiązki światła od pierwotnego kierunku przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego jest tym większe, im większa jest różnica prędkości propagacji światła w dwóch

tych środowisk.

Rozważ załamanie wiązki światła na granicy dowolnych dwóch przezroczystych ośrodków I i II (patrz rys.

Ryż.). Zgódźmy się, że ośrodek II ma większą moc refrakcyjną, a zatem n1 oraz n2- pokazuje załamanie odpowiednich mediów. Jeżeli ośrodek I nie jest ani próżnią, ani powietrzem, to stosunek sin kąta padania wiązki światła do sinu kąta załamania da wartość względnego współczynnika załamania n rel. Wartość n rel.

Jaki jest współczynnik załamania szkła? A kiedy trzeba wiedzieć?

można również zdefiniować jako stosunek współczynników załamania rozważanych mediów.

nrel. = —— = —

Wartość współczynnika załamania zależy od

1) rodzaj substancji

Charakter substancji w tym przypadku zależy od stopnia odkształcalności jej cząsteczek pod wpływem światła - stopnia polaryzowalności.

Im intensywniejsza polaryzowalność, tym silniejsze załamanie światła.

2)długość fali światła padającego

Pomiar współczynnika załamania światła przeprowadza się przy długości fali światła 589,3 nm (linia D widma sodu).

Zależność współczynnika załamania światła od długości fali światła nazywa się dyspersją.

Im krótsza długość fali, tym większe załamanie. Dlatego promienie o różnych długościach fal są załamywane inaczej.

3)temperatura w którym dokonywany jest pomiar. Warunkiem wstępnym określenia współczynnika załamania jest zgodność z reżimem temperaturowym. Zazwyczaj oznaczenie przeprowadza się w temperaturze 20±0,30C.

Wraz ze wzrostem temperatury zmniejsza się współczynnik załamania światła, a wraz ze spadkiem temperatury wzrasta..

Korekta temperatury jest obliczana według następującego wzoru:

nt=n20+ (20-t) 0,0002, gdzie

nt- PA współczynnik załamania światła w danej temperaturze,

n20 - współczynnik załamania przy 200С

Wpływ temperatury na wartości współczynników załamania gazów i cieczy związany jest z wartościami ich współczynników rozszerzalności objętościowej.

Objętość wszystkich gazów i cieczy wzrasta po podgrzaniu, gęstość maleje, a w konsekwencji wskaźnik maleje

Współczynnik załamania światła mierzony w temperaturze 200C i długości fali światła 589,3 nm jest wskazywany przez wskaźnik ND20

Zależność współczynnika załamania jednorodnego układu dwuskładnikowego od jego stanu ustala się eksperymentalnie, określając współczynnik załamania światła dla szeregu standardowych układów (na przykład roztworów), których zawartość składników jest znana.

4) stężenie substancji w roztworze.

W przypadku wielu wodnych roztworów substancji, współczynniki załamania światła w różnych stężeniach i temperaturach zostały wiarygodnie zmierzone iw tych przypadkach można wykorzystać dane referencyjne. stoły refraktometryczne.

Praktyka pokazuje, że gdy zawartość rozpuszczonej substancji nie przekracza 10-20%, wraz z metodą graficzną, w bardzo wielu przypadkach można zastosować równanie liniowe rodzaj:

n=nie+FC,

n- współczynnik załamania światła roztworu,

nie jest współczynnikiem załamania czystego rozpuszczalnika,

C— stężenie substancji rozpuszczonej,%

F-współczynnik empiryczny, którego wartość jest znaleziona

wyznaczając współczynniki załamania roztworów o znanym stężeniu.

REFRAKTOMETRY.

Refraktometry to urządzenia służące do pomiaru współczynnika załamania.

Istnieją 2 rodzaje tych instrumentów: refraktometr typu Abbego i typu Puldricha. Zarówno w tych, jak iw innych pomiary opierają się na określeniu wielkości granicznego kąta załamania. W praktyce stosuje się refraktometry różnych systemów: laboratoryjne-RL, uniwersalne RLU itp.

Współczynnik załamania wody destylowanej n0 = 1,33299, w praktyce wskaźnik ten jest traktowany jako odniesienie jako n0 =1,333.

Zasada działania refraktometrów opiera się na wyznaczeniu współczynnika załamania metodą kąta granicznego (kąt całkowitego odbicia światła).

Refraktometr ręczny

Refraktometr Abbe

Kąt padania - narożnika między kierunkiem wiązki padającej a prostopadłą do granicy między dwoma mediami, zrekonstruowane w punkcie padania.

Kąt odbicia - narożnik β między tą prostopadłą a kierunkiem odbitej wiązki.

Prawa odbicia światła:

1. Wiązka padająca prostopadle do powierzchni styku dwóch mediów w punkcie padania i wiązka odbita leżą w tej samej płaszczyźnie.

2. Kąt odbicia równy kątowi spadek.

załamanie światła nazywana zmianą kierunku promieni świetlnych, gdy światło przechodzi z jednego przezroczystego ośrodka do drugiego.

Kąt załamania - narożnikb między tym samym prostopadłym a kierunkiem załamanej wiązki.

Prędkość światła w próżni Z \u003d 3 * 10 8 m / s

Prędkość światła w medium V< c

Bezwzględny współczynnik załamania ośrodka przedstawia ile razy prędkość światłav w tym medium jest mniejsza niż prędkość światła Z w odkurzaczu.

Bezwzględny współczynnik załamania pierwszego ośrodka

Bezwzględny współczynnik załamania światła drugiego ośrodka

Bezwzględny współczynnik załamania dla próżni to 1

Prędkość światła w powietrzu niewiele różni się od wartości Z, dlatego

Bezwzględny współczynnik załamania dla powietrza przyjmiemy równe 1

Względny współczynnik załamania pokazuje, ile razy prędkość światła zmienia się, gdy wiązka przechodzi z pierwszego ośrodka do drugiego.

gdzie V 1 i V 2 to prędkości propagacji światła w pierwszym i drugim ośrodku.

Biorąc pod uwagę współczynnik załamania, prawo załamania światła można zapisać jako

gdzie n 21 – względny współczynnik załamania drugie środowisko w stosunku do pierwszego;

n2 oraz n 1– bezwzględne współczynniki załamania odpowiednio drugie i pierwsze środowisko

Współczynnik załamania ośrodka w stosunku do powietrza (próżnia) znajduje się w tabeli 12 (zeszyt problemów Rymkiewicza). Wartości podane są dla obudowy padanie światła z powietrza do medium.

Na przykład, znajdujemy w tabeli współczynnik załamania diamentu n = 2,42.

To jest współczynnik załamania diament przeciwko powietrzu(próżnia), czyli dla bezwzględnych współczynników załamania:

Prawa odbicia i załamania obowiązują dla odwrotnego kierunku promieni świetlnych.

Z dwóch przezroczystych nośników optycznie mniej gęsty nazywa medium o większej prędkości światła lub o niższym współczynniku załamania.

Wpadając w gęstszy optycznie ośrodek

kąt załamania mniejszy niż kąt padania.

Wpadając w optycznie mniej gęsty ośrodek

kąt załamania większy kąt padania

Całkowite odbicie wewnętrzne

Jeżeli promienie świetlne z ośrodka gęstszego optycznie 1 padają na interfejs z ośrodkiem o mniejszej gęstości optycznej 2 ( n 1 > n2), wtedy kąt padania jest mniejszy niż kąt załamaniaa < b . Wraz ze wzrostem kąta padania można zbliżyć się do jego wartościpr , gdy załamana wiązka przesuwa się wzdłuż granicy między dwoma mediami i nie wpada do drugiego medium,

Kąt załamania b= 90°, natomiast cała energia świetlna odbija się od interfejsu.

Graniczny kąt całkowitego wewnętrznego odbicia a pr to kąt, pod którym załamany promień ślizga się po powierzchni dwóch mediów,

Przy przejściu z optycznie mniej gęstego ośrodka do gęstszego ośrodka całkowite odbicie wewnętrzne jest niemożliwe.