Indicele de refracție relativ al aerului. De ce depinde indicele de refracție al unei substanțe? Un parametru important pentru diferite obiecte
Tabelul 1. Indicii de refracție ai cristalelor.
indicele de refracție unele cristale la 18 ° C pentru razele părții vizibile a spectrului, ale căror lungimi de undă corespund anumitor linii spectrale. Sunt indicate elementele cărora le aparțin aceste linii; valorile aproximative ale lungimilor de undă λ ale acestor linii sunt indicate și în unități angstrom
| λ (Å) | Spar de var | Spat fluor | Sare gema | Silvin | |
| com. l. | extraordinar l. | ||||
| 6708 (Li, cr. l.) | 1,6537 | 1,4843 | 1,4323 | 1,5400 | 1,4866 |
| 6563 (N, cr. l.) | 1,6544 | 1,4846 | 1,4325 | 1,5407 | 1,4872 |
| 6438 (Cd, cr. 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, s.l.) | 1,6686 | 1,4911 | 1,4379 | 1,5541 | 1,4990 |
| 4047 (Hg, f. l) | 1,6813 | 1,4969 | 1,4415 | 1,5665 | 1,5097 |
Tabelul 2. Indicii de refracție ai ochelarilor optici.
Liniile C, D și F, ale căror lungimi de undă sunt aproximativ egale: 0,6563 μ (μm), 0,5893 μ și 0,4861 μ.
| Ochelari optici | Desemnare | n C | n D | n F |
| Coroana din borosilicat | 516/641 | 1,5139 | 1,5163 | 1,5220 |
| Cron | 518/589 | 1,5155 | 1,5181 | 1,5243 |
| Silex ușor | 548/459 | 1,5445 | 1,5480 | 1,5565 |
| coroană de barită | 659/560 | 1,5658 | 1,5688 | 1,5759 |
| - || - | 572/576 | 1,5697 | 1,5726 | 1,5796 |
| Silex ușor | 575/413 | 1,5709 | 1,5749 | 1,5848 |
| Barite Light Flint | 579/539 | 1,5763 | 1,5795 | 1,5871 |
| coroane grele | 589/612 | 1,5862 | 1,5891 | 1,5959 |
| - || - | 612/586 | 1,6095 | 1,6126 | 1,6200 |
| cremene | 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 |
| Flint Barit Greu | 626/391 | 1,6213 | 1,6259 | 1,6379 |
| cremene grele | 647/339 | 1,6421 | 1,6475 | 1,6612 |
| - || - | 672/322 | 1,6666 | 1,6725 | 1,6874 |
| - || - | 755/275 | 1,7473 | 1,7550 | 1,7747 |
Tabelul 3. Indicii de refracție ai cuarțului în partea vizibilă a spectrului
Tabelul de referință oferă valori indicele de refracție raze obișnuite ( n 0) și extraordinar ( ne) pentru intervalul spectrului aproximativ de la 0,4 la 0,70 μ.
| λ (μ) | n 0 | ne | Cuarț topit |
| 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 |
Tabelul 4. Indicii de refracție ai lichidelor.
Tabelul oferă valorile indicilor de refracție n lichide pentru un fascicul cu o lungime de undă aproximativ egală cu 0,5893 μ (linia galbenă de sodiu); temperatura lichidului la care s-au făcut măsurătorile n, este indicat.
| Lichid | t (°C) | n |
| alcool alilic | 20 | 1,41345 |
| Alcool amil (N.) | 13 | 1,414 |
| Anizol | 22 | 1,5150 |
| Anilină | 20 | 1,5863 |
| Acetaldehidă | 20 | 1,3316 |
| Acetonă | 19,4 | 1,35886 |
| Benzen | 20 | 1,50112 |
| Bromoform | 19 | 1,5980 |
| Alcool butilic (n.) | 20 | 1,39931 |
| Glicerol | 20 | 1,4730 |
| Diacetil | 18 | 1,39331 |
| Xilen (meta) | 20 | 1,49722 |
| Xilen (orto-) | 20 | 1,50545 |
| Xilen (para-) | 20 | 1,49582 |
| clorură de metilen | 24 | 1,4237 |
| Alcool metilic | 14,5 | 1,33118 |
| Acid formic | 20 | 1,37137 |
| Nitrobenzen | 20 | 1,55291 |
| Nitrotoluen (orto-) | 20,4 | 1,54739 |
| Paraldehidă | 20 | 1,40486 |
| Pentan (normal) | 20 | 1,3575 |
| pentan (izo-) | 20 | 1,3537 |
| Alcool propilic (normal) | 20 | 1,38543 |
| disulfură de carbon | 18 | 1,62950 |
| Toluen | 20 | 1,49693 |
| Furfural | 20 | 1,52608 |
| clorobenzen | 20 | 1,52479 |
| Cloroform | 18 | 1,44643 |
| Cloropicrina | 23 | 1,46075 |
| tetraclorură de carbon | 15 | 1,46305 |
| Bromură de etil | 20 | 1,42386 |
| Iodură de etil | 20 | 1,5168 |
| acetat etilic | 18 | 1,37216 |
| etilbenzen | 20 | 1.4959 |
| Bromură de etilenă | 20 | 1,53789 |
| Etanol | 18,2 | 1,36242 |
| eter etilic | 20 | 1,3538 |
Tabelul 5. Indicii de refracție ai soluțiilor apoase de zahăr.
Tabelul de mai jos prezintă valorile indicele de refracție n soluții apoase de zahăr (la 20 ° C) în funcție de concentrație Cu solutie ( Cu arată procentul în greutate de zahăr din soluție).
| Cu (%) | n | Cu (%) | 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 |
Tabelul 6. Indicii de refracție ai apei
Tabelul oferă valorile indicilor de refracție n apă la o temperatură de 20 ° C în intervalul de lungimi de undă de la aproximativ 0,3 până la 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 |
Tabelul 7. Tabelul indicilor de refracție ai gazelor
Tabelul oferă valorile indicilor de refracție n ai gazelor în condiții normale pentru linia D, a cărei lungime de undă este aproximativ egală cu 0,5893 μ.
| Gaz | n |
| Azot | 1,000298 |
| Amoniac | 1,000379 |
| argon | 1,000281 |
| Hidrogen | 1,000132 |
| Aer | 1,000292 |
| Gelin | 1,000035 |
| Oxigen | 1,000271 |
| Neon | 1,000067 |
| Monoxid de carbon | 1,000334 |
| Dioxid de sulf | 1,000686 |
| sulfat de hidrogen | 1,000641 |
| Dioxid de carbon | 1,000451 |
| Clor | 1,000768 |
| Etilenă | 1,000719 |
| vapor de apă | 1,000255 |
Sursa informatiei: SCURT MANUAL DE FIZIC SI TEHNIC / Volumul 1, - M .: 1960.
Refracția se numește un anumit număr abstract care caracterizează puterea de refracție a oricărui mediu transparent. Se obișnuiește să-l desemneze n. Există indice de refracție absolut și coeficient relativ.
Primul se calculează folosind una dintre cele două formule:
n = sin α / sin β = const (unde sin α este sinusul unghiului de incidență, iar sin β este sinusul fasciculului de lumină care intră în mediul luat în considerare din vid)
n = c / υ λ (unde c este viteza luminii în vid, υ λ este viteza luminii în mediul studiat).
Aici, calculul arată de câte ori lumina își schimbă viteza de propagare în momentul trecerii de la vid la un mediu transparent. În acest fel, se determină indicele de refracție (absolut). Pentru a afla ruda, folosiți formula:
Adică, sunt luați în considerare indicii absoluti de refracție ai substanțelor de diferite densități, cum ar fi aerul și sticla.
În general, coeficienții absoluti ai oricăror corpuri, fie ele gazoase, lichide sau solide, sunt întotdeauna mai mari decât 1. Practic, valorile lor variază de la 1 la 2. Această valoare poate fi peste 2 doar în cazuri excepționale. Valoarea acestui parametru pentru unele medii:
Această valoare, atunci când este aplicată celei mai dure substanțe naturale de pe planetă, diamantul, este de 2,42. Foarte des, atunci când se efectuează cercetări științifice etc., se cere să se cunoască indicele de refracție al apei. Acest parametru este 1.334.
Deoarece lungimea de undă este un indicator, desigur, nu constant, literei n i se atribuie un indice. Valoarea sa ajută la înțelegerea la ce undă din spectru se referă acest coeficient. Când se consideră aceeași substanță, dar cu creșterea lungimii de undă a luminii, indicele de refracție va scădea. Această împrejurare a provocat descompunerea luminii într-un spectru la trecerea printr-o lentilă, prismă etc.
Prin valoarea indicelui de refracție, puteți determina, de exemplu, cât de mult dintr-o substanță este dizolvată în alta. Acest lucru este util, de exemplu, în fabricarea berii sau atunci când trebuie să cunoașteți concentrația de zahăr, fructe sau fructe de pădure din suc. Acest indicator este important și în determinarea calității produselor petroliere, iar în bijuterii, atunci când este necesar să se dovedească autenticitatea unei pietre etc.
Fără utilizarea vreunei substanțe, scara vizibilă în ocularul instrumentului va fi complet albastră. Dacă aruncați apă distilată obișnuită pe o prismă, cu calibrarea corectă a instrumentului, chenarul de culori albastru și alb va trece strict de-a lungul semnului zero. Când se examinează o altă substanță, aceasta se va deplasa de-a lungul scalei în funcție de indicele de refracție pe care îl are.
Refracția luminii- un fenomen în care un fascicul de lumină, care trece de la un mediu la altul, își schimbă direcția la limita acestor medii.
Refracția luminii are loc conform următoarei legi:
Razele incidente și refractate și perpendiculara trasă pe interfața dintre două medii în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru două medii:
,
Unde α
- unghiu de incidenta,
β
- unghiul de refracție
n - o valoare constantă independentă de unghiul de incidență.
Când se modifică unghiul de incidență, se modifică și unghiul de refracție. Cu cât unghiul de incidență este mai mare, cu atât unghiul de refracție este mai mare.
Dacă lumina trece de la un mediu optic mai puțin dens la un mediu mai dens, atunci unghiul de refracție este întotdeauna mai mic decât unghiul de incidență: β < α.
Un fascicul de lumină direcționat perpendicular pe interfața dintre două medii trece de la un mediu la altul fără să se rupă.
indicele absolut de refracție al unei substanțe- o valoare egală cu raportul vitezelor de fază ale luminii (unde electromagnetice) în vid și într-un mediu dat n=c/v
Valoarea n inclusă în legea refracției se numește indice de refracție relativ pentru o pereche de medii.
Valoarea n este indicele de refracție relativ al mediului B față de mediul A și n" = 1/n este indicele de refracție relativ al mediului A față de mediul B.
Această valoare, ceteris paribus, este mai mare decât unitatea atunci când fasciculul trece de la un mediu mai dens la un mediu mai puțin dens și mai mică decât unitatea când fasciculul trece de la un mediu mai puțin dens la un mediu mai dens (de exemplu, de la un gaz sau de la vid la un lichid sau solid). Există excepții de la această regulă și, prin urmare, se obișnuiește să se numească un mediu optic mai mult sau mai puțin dens decât altul.
Un fascicul care cade din spațiul fără aer pe suprafața unui mediu B este refractat mai puternic decât atunci când cade pe ea dintr-un alt mediu A; Indicele de refracție al unei raze incidente pe un mediu din spațiul fără aer se numește indicele său absolut de refracție.
(Absolut - relativ la vid.
Relativ - relativ la orice altă substanță (același aer, de exemplu).
Indicele relativ al două substanțe este raportul dintre indicii lor absoluti.)
Reflecție internă totală- reflexie internă, cu condiția ca unghiul de incidență să depășească un anumit unghi critic. În acest caz, unda incidentă este reflectată complet, iar valoarea coeficientului de reflexie depășește cele mai mari valori ale sale pentru suprafețele lustruite. Coeficientul de reflexie pentru reflexia internă totală nu depinde de lungimea de undă.
În optică, acest fenomen este observat pentru un spectru larg de radiații electromagnetice, inclusiv domeniul de raze X.
În optica geometrică, fenomenul este explicat în termenii legii lui Snell. Având în vedere că unghiul de refracție nu poate depăși 90°, obținem că la un unghi de incidență al cărui sinus este mai mare decât raportul dintre indicele de refracție inferior și indicele mai mare, unda electromagnetică ar trebui să fie reflectată complet în primul mediu.
În conformitate cu teoria undelor a fenomenului, unda electromagnetică pătrunde totuși în al doilea mediu - așa-numita „undă neuniformă” se propagă acolo, care se degradează exponențial și nu duce cu ea energie. Adâncimea caracteristică de pătrundere a unei unde neomogene în al doilea mediu este de ordinul lungimii de undă.
Legile refracției luminii.
Din tot ce s-a spus, concluzionăm:
1 . La interfața dintre două medii de densitate optică diferită, un fascicul de lumină își schimbă direcția atunci când trece de la un mediu la altul.
2. Când un fascicul de lumină trece într-un mediu cu o densitate optică mai mare, unghiul de refracție este mai mic decât unghiul de incidență; când un fascicul de lumină trece de la un mediu mai dens optic la un mediu mai puțin dens, unghiul de refracție este mai mare decât unghiul de incidență.
Refracția luminii este însoțită de reflexie, iar odată cu creșterea unghiului de incidență, luminozitatea fasciculului reflectat crește, în timp ce cel refractat slăbește. Acest lucru poate fi văzut prin efectuarea experimentului prezentat în figură. În consecință, fasciculul reflectat duce cu cât mai multă energie luminoasă, cu atât unghiul de incidență este mai mare.
Lăsa MN- interfața dintre două medii transparente, de exemplu, aer și apă, SA- grindă în cădere OV- fascicul refractat, - unghiul de incidență, - unghiul de refracție, - viteza de propagare a luminii în primul mediu, - viteza de propagare a luminii în al doilea mediu.
Să trecem la o considerație mai detaliată a indicelui de refracție introdus de noi în § 81 atunci când formulăm legea refracției.
Indicele de refracție depinde de proprietățile optice și de mediul din care cade fasciculul și de mediul în care pătrunde. Indicele de refracție obținut atunci când lumina dintr-un vid cade pe un mediu se numește indicele de refracție absolut al acestui mediu.
Orez. 184. Indicele relativ de refracție a două medii:
Fie indicele de refracție absolut al primului mediu și al celui de-al doilea mediu - . Luând în considerare refracția la limita primului și celui de-al doilea mediu, ne asigurăm că indicele de refracție în timpul tranziției de la primul mediu la al doilea, așa-numitul indice de refracție relativ, este egal cu raportul indicilor de refracție absoluti ai a doua și prima media:
(Fig. 184). Dimpotrivă, la trecerea de la al doilea mediu la primul, avem un indice de refracție relativ
Legătura stabilită între indicele relativ de refracție a două medii și indicii lor absoluti de refracție ar putea fi derivată și teoretic, fără noi experimente, așa cum se poate face pentru legea reversibilității (§ 82),
Se spune că un mediu cu un indice de refracție mai mare este mai dens optic. De obicei, se măsoară indicele de refracție al diferitelor medii în raport cu aerul. Indicele absolut de refracție al aerului este . Astfel, indicele de refracție absolut al oricărui mediu este legat de indicele său de refracție față de aer prin formula
Tabelul 6. Indicele de refracție al diferitelor substanțe față de aer
Indicele de refracție depinde de lungimea de undă a luminii, adică de culoarea acesteia. Culorile diferite corespund unor indici de refracție diferiți. Acest fenomen, numit dispersie, joacă un rol important în optică. Ne vom ocupa de acest fenomen în mod repetat în capitolele ulterioare. Datele prezentate în tabel. 6, consultați lumina galbenă.
Este interesant de observat că legea reflexiei poate fi scrisă formal în aceeași formă ca legea refracției. Amintiți-vă că am convenit să măsuram întotdeauna unghiurile de la perpendiculară pe raza corespunzătoare. Prin urmare, trebuie să considerăm că unghiul de incidență și unghiul de reflexie au semne opuse, i.e. legea reflexiei poate fi scrisă ca
Comparând (83.4) cu legea refracției, vedem că legea refracției poate fi considerată ca un caz special al legii refracției la . Această asemănare formală între legile reflexiei și refracției este de mare folos în rezolvarea problemelor practice.
În prezentarea anterioară, indicele de refracție avea semnificația unei constante a mediului, independent de intensitatea luminii care trece prin acesta. O astfel de interpretare a indicelui de refracție este destul de naturală; totuși, în cazul intensităților mari de radiație care pot fi realizate cu ajutorul laserelor moderne, nu este justificată. Proprietățile mediului prin care trece radiația luminoasă puternică, în acest caz, depind de intensitatea acestuia. După cum se spune, mediul devine neliniar. Neliniaritatea mediului se manifestă, în special, prin faptul că o undă luminoasă de intensitate mare modifică indicele de refracție. Dependenţa indicelui de refracţie de intensitatea radiaţiei are forma
Aici este indicele de refracție obișnuit, a este indicele de refracție neliniar și este factorul de proporționalitate. Termenul suplimentar din această formulă poate fi fie pozitiv, fie negativ.
Modificările relative ale indicelui de refracție sunt relativ mici. La 
indicele de refracție neliniar. Cu toate acestea, chiar și modificări atât de mici ale indicelui de refracție sunt vizibile: ele se manifestă într-un fenomen deosebit de auto-focalizare a luminii.
Luați în considerare un mediu cu un indice de refracție neliniar pozitiv. În acest caz, zonele cu intensitate luminoasă crescută sunt zone simultane cu indice de refracție crescut. De obicei, în radiația laser reală, distribuția intensității pe secțiunea transversală a fasciculului este neuniformă: intensitatea este maximă de-a lungul axei și scade ușor spre marginile fasciculului, așa cum se arată în Fig. 185 de curbe solide. O distribuție similară descrie, de asemenea, modificarea indicelui de refracție pe secțiunea transversală a unei celule cu un mediu neliniar, de-a lungul axei căreia se propagă fasciculul laser. Indicele de refracție, care este cel mai mare de-a lungul axei celulei, scade treptat spre pereții săi (curbe întrerupte în Fig. 185).
Un fascicul de raze care iese din laser paralel cu axa, căzând într-un mediu cu indice de refracție variabil, este deviat în direcția în care este mai mare. Prin urmare, o intensitate crescută în vecinătatea celulei OSP duce la o concentrație de raze luminoase în această regiune, care este prezentată schematic în secțiuni transversale și în Fig. 185, iar acest lucru duce la o creștere suplimentară a . În cele din urmă, secțiunea transversală efectivă a unui fascicul de lumină care trece printr-un mediu neliniar scade semnificativ. Lumina trece ca printr-un canal îngust cu un indice de refracție crescut. Astfel, fasciculul laser se îngustează, iar mediul neliniar acționează ca o lentilă convergentă sub acțiunea radiațiilor intense. Acest fenomen se numește auto-focalizare. Se poate observa, de exemplu, în nitrobenzenul lichid.
Orez. 185. Distribuția intensității radiației și a indicelui de refracție pe secțiunea transversală a fasciculului laser la intrarea în cuvă (a), lângă capătul de intrare (), în mijloc (), lângă capătul de ieșire al cuvei ()
Determinarea indicelui de refracție al solidelor transparente
Și lichide
Instrumente și accesorii: un microscop cu filtru de lumină, o placă plan-paralelă cu marcaj AB sub formă de cruce; refractometru marca "RL"; set de lichide.
Obiectiv: determinați indicii de refracție ai sticlei și lichidelor.
Determinarea indicelui de refracție al sticlei cu ajutorul microscopului
Pentru a determina indicele de refracție al unui solid transparent, se folosește o placă plan-paralelă din acest material cu un semn.
Marcajul constă din două zgârieturi reciproc perpendiculare, dintre care una (A) este aplicată pe partea inferioară, iar a doua (B) - pe suprafața superioară a plăcii. Placa este iluminată cu lumină monocromatică și examinată la microscop. Pe
orez. 4.7 prezintă o secțiune a plăcii investigate după un plan vertical.
Razele AD și AE după refracția la interfața sticlă-aer merg în direcțiile DD1 și EE1 și cad în obiectivul microscopului.
Un observator care priveste placa de sus vede punctul A la intersectia continuarii razelor DD1 si EE1, i.e. la punctul C.
Astfel, punctul A i se pare observatorului situat în punctul C. Să aflăm relația dintre indicele de refracție n al materialului plăcii, grosimea d și grosimea aparentă d1 a plăcii.
4.7 se poate observa că VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, de unde
tgi/tgr = AB/BC,
unde AB = d este grosimea plăcii; BC = d1 grosimea aparentă a plăcii.
Dacă unghiurile i și r sunt mici, atunci
Sini/Sinr = tgi/tgr, (4,5)
acestea. Sini/Sinr = d/d1.
Ținând cont de legea refracției luminii, obținem
Măsurarea d/d1 se face cu ajutorul unui microscop.
Schema optică a microscopului constă din două sisteme: un sistem de observare, care include un obiectiv și un ocular montat într-un tub, și un sistem de iluminare, format dintr-o oglindă și un filtru de lumină detașabil. Focalizarea imaginii se realizează prin rotirea mânerelor situate pe ambele părți ale tubului.
Pe axa mânerului drept se află un disc cu o scară pentru membre.
Citirea b pe membru în raport cu indicatorul fix determină distanța h de la obiectiv la treapta microscopului:
Coeficientul k indică la ce înălțime se mișcă tubul microscopului când mânerul este rotit cu 1°.
Diametrul obiectivului în această configurație este mic în comparație cu distanța h, astfel încât fasciculul cel mai exterior care intră în obiectiv formează un unghi mic i cu axa optică a microscopului.
Unghiul de refracție r al luminii din placă este mai mic decât unghiul i, adică. este de asemenea mic, ceea ce corespunde condiției (4.5).
Comandă de lucru
1. Puneți placa pe platoul microscopului astfel încât punctul de intersecție al curselor A și B (vezi Fig.
Indicele de refracție
4.7) era în câmpul vizual.
2. Rotiți mânerul mecanismului de ridicare pentru a ridica tubul în poziția de sus.
3. Privind în ocular, coborâți încet tubul microscopului prin rotirea mânerului până când se obține o imagine clară a zgârieturii B, aplicată pe suprafața superioară a plăcii, în câmpul vizual. Înregistrați indicația b1 a membrului, care este proporțională cu distanța h1 de la obiectivul microscopului până la marginea superioară a plăcii: h1 = kb1 (Fig.
4. Continuați să coborâți ușor tubul până când se obține o imagine clară a zgârieturii A, care pare observatorului situat în punctul C. Înregistrați o nouă indicație b2 a limbului. Distanța h1 de la obiectiv la suprafața superioară a plăcii este proporțională cu b2:
h2 = kb2 (Fig. 4.8, b).
Distanțele de la punctele B și C la lentilă sunt egale, deoarece observatorul le vede la fel de clar.
Deplasarea tubului h1-h2 este egală cu grosimea aparentă a plăcii (Fig.
d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4,8)
5. Măsurați grosimea plăcii d la intersecția curselor. Pentru a face acest lucru, așezați o placă de sticlă auxiliară 2 sub placa de testare 1 (Fig. 4.9) și coborâți tubul microscopului până când lentila atinge (ușor) placa de testare. Observați indicația membrului a1. Scoateți placa studiată și coborâți tubul microscopului până când obiectivul atinge placa 2.
Notați indicația a2.
În același timp, obiectivul microscopului va scădea la o înălțime egală cu grosimea plăcii studiate, adică.
d = (a1-a2)k. (4,9)
6. Calculați indicele de refracție al materialului plăcii folosind formula
n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2). (4,10)
7. Repetați toate măsurătorile de mai sus de 3-5 ori, calculați valoarea medie n, erorile absolute și relative rn și rn/n.
Determinarea indicelui de refracție al lichidelor cu ajutorul unui refractometru
Instrumentele care sunt folosite pentru determinarea indicilor de refracție se numesc refractometre.
Vederea generală și schema optică a refractometrului RL sunt prezentate în fig. 4.10 și 4.11.
Măsurarea indicelui de refracție al lichidelor cu ajutorul unui refractometru RL se bazează pe fenomenul de refracție a luminii care a trecut prin interfața dintre două medii cu indici de refracție diferiți.
Fascicul de lumină (Fig.
4.11) de la o sursă 1 (o lampă incandescentă sau lumină de zi difuză) cu ajutorul unei oglinzi 2 este îndreptată printr-o fereastră din carcasa instrumentului către o prismă dublă formată din prisme 3 și 4, care sunt din sticlă cu indice de refracție. de 1.540.
Suprafața AA a prismei superioare de iluminare 3 (Fig.
4.12, a) este mată și servește la iluminarea lichidului cu lumină difuză depusă în strat subțire în golul dintre prismele 3 și 4. Lumina împrăștiată de suprafața mată 3 trece printr-un strat plan-paralel al lichidului studiat și cade pe fața diagonală a explozivului prismei inferioare 4 sub diferite
unghiuri i de la zero la 90°.
Pentru a evita fenomenul de reflexie internă totală a luminii pe suprafața explozivă, indicele de refracție al lichidului studiat trebuie să fie mai mic decât indicele de refracție al sticlei prismei 4, adică.
mai puțin de 1.540.
Un fascicul de lumină cu un unghi de incidență de 90° se numește fascicul de alunecare.
Un fascicul de alunecare, refractat la limita sticla lichida, va merge in prisma 4 la unghiul limitator de refractie r etc< 90о.
Refracția unui fascicul de alunecare în punctul D (vezi Figura 4.12, a) respectă legea
nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)
sau nzh = nstsinrpr, (4.12)
deoarece sinipr = 1.
Pe suprafața BC a prismei 4, razele de lumină sunt re-refractate și apoi
Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)
r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)
unde a este fasciculul refractor al prismei 4.
Rezolvând împreună sistemul de ecuații (4.12), (4.13), (4.14), putem obține o formulă care raportează indicele de refracție nzh al lichidului studiat cu unghiul limitator de refracție r'pr al fasciculului care a ieșit din prisma 4:
Dacă o lunetă este plasată pe calea razelor care ies din prisma 4, atunci partea inferioară a câmpului său vizual va fi iluminată, iar partea superioară va fi întunecată. Interfaţa dintre câmpurile deschise şi cele întunecate este formată din raze cu unghi de refracţie limitativ r¢pr. Nu există raze cu un unghi de refracție mai mic decât r¢pr în acest sistem (Fig.
Prin urmare, valoarea lui r¢pr și poziția limitei clarobscurului depind numai de indicele de refracție nzh al lichidului studiat, deoarece nst și a sunt valori constante în acest dispozitiv.
Cunoscând nst, a și r¢pr, este posibil să se calculeze nzh folosind formula (4.15). În practică, formula (4.15) este utilizată pentru a calibra scara refractometrului.
La scara 9 (vezi
orez. 4.11), în stânga sunt reprezentate valorile indicelui de refracție pentru ld = 5893 Å. În fața ocularului 10 - 11 există o placă 8 cu un semn (--).
Prin deplasarea ocularului împreună cu placa 8 de-a lungul scalei, este posibil să se realizeze alinierea marcajului cu linia de despărțire dintre câmpurile vizuale întunecate și cele deschise.
Împărțirea scării gradate 9, care coincide cu marcajul, dă valoarea indicelui de refracție nzh al lichidului studiat. Obiectivul 6 și ocularul 10-11 formează un telescop.
Prisma rotativă 7 schimbă cursul fasciculului, îndreptându-l spre ocular.
Datorită dispersiei sticlei și a lichidului studiat, în locul unei linii clare de demarcație între câmpurile întunecate și cele strălucitoare, atunci când este observată în lumină albă, se obține o dungă irizată. Pentru a elimina acest efect, compensatorul de dispersie 5 este instalat în fața lentilei telescopului. Partea principală a compensatorului este o prismă, care este lipită din trei prisme și se poate roti în raport cu axa telescopului.
Unghiurile de refracție ale prismei și materialul lor sunt alese astfel încât lumina galbenă cu lungimea de undă ld = 5893 Å să treacă prin ele fără refracție. Dacă o prismă compensatoare este instalată pe calea razelor colorate astfel încât dispersia ei să fie egală ca mărime, dar opus ca semn dispersiei prismei de măsurare și a lichidului, atunci dispersia totală va fi egală cu zero. În acest caz, fasciculul de raze de lumină se va aduna într-un fascicul alb, a cărui direcție coincide cu direcția fasciculului galben limitator.
Astfel, atunci când prisma compensatoare se rotește, culoarea nuanței de culoare este eliminată. Împreună cu prisma 5, limbul de dispersie 12 se rotește în raport cu indicatorul fix (vezi Fig. 4.10). Unghiul de rotație Z al membrului face posibilă aprecierea valorii dispersiei medii a lichidului investigat.
Scala cadranului trebuie să fie gradată. Programul este atașat la instalare.
Comandă de lucru
1. Ridicați prisma 3, puneți 2-3 picături de lichid de testare pe suprafața prismei 4 și coborâți prisma 3 (vezi Fig. 4.10).
3. Folosind vizarea oculară, obțineți o imagine clară a scalei și a interfeței dintre câmpurile vizuale.
4. Rotind mânerul 12 al compensatorului 5, distrugeți culoarea colorată a interfeței dintre câmpurile vizuale.
Deplasând ocularul de-a lungul scalei, aliniați marcajul (—-) cu marginea câmpurilor întunecate și deschise și înregistrați valoarea indicelui lichidului.
6. Investigați setul de lichide propus și evaluați eroarea de măsurare.
7. După fiecare măsurătoare, ștergeți suprafața prismelor cu hârtie de filtru înmuiată în apă distilată.
întrebări de testare
Opțiunea 1
Definiți indicii de refracție absoluti și relativi ai unui mediu.
2. Desenați calea razelor prin interfața a două medii (n2> n1 și n2< n1).
3. Obţineţi o relaţie care raportează indicele de refracţie n de grosimea d şi grosimea aparentă d¢ a plăcii.
4. O sarcină. Unghiul limită al reflexiei interne totale pentru o anumită substanță este de 30°.
Găsiți indicele de refracție al acestei substanțe.
Răspuns: n=2.
Opțiunea 2
1. Care este fenomenul de reflexie internă totală?
2. Descrieți proiectarea și principiul de funcționare al refractometrului RL-2.
3. Explicați rolul compensatorului într-un refractometru.
4. O sarcină. Un bec este coborât din centrul unei plute rotunde la o adâncime de 10 m. Găsiți raza minimă a plutei, în timp ce nici o rază de la bec nu ar trebui să ajungă la suprafață.
Răspuns: R = 11,3 m.
INDICE DE REFRACTIVITATE, sau COEFICIENT DE REFRACTIVITATE, este un număr abstract care caracterizează puterea de refracție a unui mediu transparent. Indicele de refracție este notat cu litera latină π și este definit ca raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție al fasciculului care intră dintr-un gol într-un mediu transparent dat:
n = sin α/sin β = const sau ca raport dintre viteza luminii într-un gol și viteza luminii într-un mediu transparent dat: n = c/νλ de la gol la mediul transparent dat.
Indicele de refracție este considerat o măsură a densității optice a unui mediu
Indicele de refracție determinat astfel se numește indice de refracție absolut, spre deosebire de indicele de refracție relativ.
e. arată de câte ori viteza de propagare a luminii încetinește la trecerea indicelui său de refracție, care este determinat de raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție atunci când fasciculul trece dintr-un mediu de unu. densitate la un mediu de altă densitate. Indicele de refracție relativ este egal cu raportul indicilor de refracție absoluti: n = n2/n1, unde n1 și n2 sunt indicii de refracție absoluti ai primului și celui de-al doilea mediu.
Indicele de refracție absolut al tuturor corpurilor - solide, lichide și gazoase - este mai mare de unu și variază de la 1 la 2, depășind valoarea de 2 doar în cazuri rare.
Indicele de refracție depinde atât de proprietățile mediului, cât și de lungimea de undă a luminii și crește odată cu scăderea lungimii de undă.
Prin urmare, literei p i se atribuie un index, indicând la ce lungime de undă se referă indicatorul.
INDICE DE REFRACTIVITATE
De exemplu, pentru sticla TF-1, indicele de refracție în partea roșie a spectrului este nC=1,64210, iar în partea violetă nG’=1,67298.
Indicii de refracție ai unor corpuri transparente
Aer - 1,000292
Apa - 1.334
Eter - 1.358
Alcool etilic - 1.363
Glicerina - 1, 473
Sticlă organică (plexiglas) - 1, 49
Benzen - 1.503
(Sticlă coroană - 1.5163
Brad (canadian), balsam 1,54
Sticlă de coroană grea - 1, 61 26
Sticla Flint - 1.6164
Disulfură de carbon - 1.629
Sticlă grea silex - 1, 64 75
Monobromonaftalină - 1,66
Sticla este cel mai greu silex - 1,92
Diamant - 2,42
Diferența de indice de refracție pentru diferite părți ale spectrului este cauza cromatismului, adică.
descompunerea luminii albe atunci când trece prin părțile refractoare - lentile, prisme etc.
Laboratorul #41
Determinarea indicelui de refracție al lichidelor cu ajutorul unui refractometru
Scopul lucrării: determinarea indicelui de refracție al lichidelor prin metoda reflexiei interne totale folosind un refractometru IRF-454B; studiul dependenței indicelui de refracție al soluției de concentrația acesteia.
Descrierea instalării
Când lumina nemonocromatică este refractă, este descompusă în culori componente într-un spectru.
Acest fenomen se datorează dependenței indicelui de refracție al unei substanțe de frecvența (lungimea de undă) luminii și se numește dispersie a luminii.
Se obișnuiește să se caracterizeze puterea de refracție a unui mediu prin indicele de refracție la o lungime de undă λ \u003d 589,3 nm (media lungimilor de undă a două linii galbene apropiate din spectrul vaporilor de sodiu).
60. Ce metode de determinare a concentrației de substanțe în soluție se folosesc în analiza absorbției atomice?
Acest indice de refracție este notat nD.
Măsura varianței este varianța medie, definită ca diferența ( nF-nC), Unde nF este indicele de refracție al unei substanțe la o lungime de undă λ = 486,1 nm (linie albastră în spectrul hidrogenului), nC este indicele de refracție al unei substanțe λ - 656,3 nm (linie roșie în spectrul hidrogenului).
Refracția unei substanțe se caracterizează prin valoarea dispersiei relative: 
Manualele dau de obicei reciproca dispersiei relative, i.e.
e. 
,Unde 
este coeficientul de dispersie sau numărul Abbe.
Un aparat pentru determinarea indicelui de refracție al lichidelor constă dintr-un refractometru IRF-454B cu limitele de măsurare ale indicatorului; refracţie nDîn intervalul de la 1,2 la 1,7; lichid de testare, șervețele pentru ștergerea suprafețelor prismelor.
Refractometru IRF-454B este un instrument de testare conceput pentru a măsura direct indicele de refracție al lichidelor, precum și pentru a determina dispersia medie a lichidelor în laborator.
Principiul de funcționare al dispozitivului IRF-454B bazată pe fenomenul de reflexie internă totală a luminii.
Schema schematică a dispozitivului este prezentată în fig. unu.
Lichidul investigat este plasat între cele două fețe ale prismei 1 și 2. Prisma 2 cu o față bine lustruită AB măsoară, iar prisma 1 are o față mată DAR1 LA1 - iluminat. Razele de la o sursă de lumină cad pe margine DAR1 DIN1 , refracta, cădea pe o suprafață mată DAR1 LA1 şi împrăştiate de această suprafaţă.
Apoi trec prin stratul de lichid investigat și cad la suprafață. AB prisme 2.
|
|
Conform legii refracției 
, Unde 
și 
sunt unghiurile de refracție ale razelor în lichid și, respectiv, prismă.
Pe măsură ce unghiul de incidență crește unghiul de refracție de asemenea, crește și atinge valoarea maximă 
, când 
, t.
e. când un fascicul dintr-un lichid alunecă peste o suprafaţă AB. Prin urmare, 
. Astfel, razele care ies din prisma 2 sunt limitate la un anumit unghi 
.
Razele care vin din lichid în prisma 2 la unghiuri mari suferă o reflexie internă totală la interfață ABși nu trece printr-o prismă.
Dispozitivul luat în considerare este utilizat pentru studiul lichidelor, indicele de refracție 
care este mai mic decât indicele de refracție 
prisma 2, prin urmare, razele din toate direcțiile, refractate la limita lichidului și sticlei, vor intra în prismă.
Evident, partea de prismă corespunzătoare razelor netransmise va fi întunecată. În telescopul 4, situat pe traseul razelor care ies din prismă, se poate observa împărțirea câmpului vizual în părți luminoase și întunecate.
Prin rotirea sistemului de prisme 1-2, granița dintre câmpurile deschise și cele întunecate este combinată cu crucea firelor ocularului telescopului. Sistemul de prisme 1-2 este asociat cu o scară, care este calibrată în valorile indicelui de refracție.
Scara este situată în partea inferioară a câmpului vizual al țevii și, atunci când secțiunea câmpului vizual este combinată cu crucea firelor, dă valoarea corespunzătoare a indicelui de refracție al lichidului. .
Datorită dispersiei, interfața câmpului vizual în lumină albă va fi colorată. Pentru eliminarea colorării, precum și pentru a determina dispersia medie a substanței de testat, se folosește compensatorul 3, format din două sisteme de prisme de vedere directă lipite (prisme Amici).
Prismele pot fi rotite simultan în diferite direcții folosind un dispozitiv mecanic rotativ precis, modificând astfel dispersia intrinsecă a compensatorului și eliminând colorarea câmpului vizual observat prin sistemul optic 4. Un tambur cu o scară este conectat la compensator , care determină parametrul de dispersie, care permite calcularea substanțelor medii de dispersie.
Comandă de lucru
Reglați dispozitivul astfel încât lumina de la sursă (lampa incandescentă) să intre în prisma iluminatoare și să ilumineze uniform câmpul vizual.
2. Deschideți prisma de măsurare.
Aplicati cateva picaturi de apa pe suprafata sa cu o bagheta de sticla si inchideti cu grija prisma. Spațiul dintre prisme trebuie umplut uniform cu un strat subțire de apă (acordați o atenție deosebită acestui lucru).
Folosind șurubul dispozitivului cu o scară, eliminați colorarea câmpului vizual și obțineți o graniță ascuțită între lumină și umbră. Aliniați-l, cu ajutorul unui alt șurub, cu crucea de referință a ocularului aparatului. Determinați indicele de refracție al apei pe scara ocularului la cea mai apropiată miime.
Comparați rezultatele obținute cu datele de referință pentru apă. Dacă diferența dintre indicele de refracție măsurat și cel tabelat nu depășește ± 0,001, atunci măsurarea a fost efectuată corect.
Exercitiul 1
1. Pregătiți o soluție de sare de masă ( NaCl) cu o concentrație apropiată de limita de solubilitate (de exemplu, C = 200 g/litru).
Măsurați indicele de refracție al soluției rezultate.
3. Prin diluarea soluției de un număr întreg de ori, obțineți dependența indicatorului; refracția din concentrația soluției și completați tabelul. unu.
tabelul 1
Un exercitiu. Cum se obține doar prin diluare concentrația soluției, egală cu 3/4 din maximul (inițial)?
Graficul de dependență n=n(C). Prelucrarea ulterioară a datelor experimentale ar trebui să fie efectuată conform instrucțiunilor profesorului.
Prelucrarea datelor experimentale
a) Metoda grafică
Din grafic determinați panta LA, care în condițiile experimentului va caracteriza solutul și solventul.
2. Determinați concentrația soluției folosind graficul NaCl dat de asistentul de laborator.
b) Metoda analitică
Calculați după cele mai mici pătrate DAR, LAși SB.
Conform valorilor constatate DARși LA determina media 
concentrația soluției NaCl dat de asistentul de laborator
întrebări de testare
dispersia luminii. Care este diferența dintre dispersia normală și anormală?
2. Care este fenomenul de reflexie internă totală?
3. De ce este imposibil să se măsoare indicele de refracție al unui lichid mai mare decât indicele de refracție al unei prisme folosind această configurație?
4. De ce fata unei prisme DAR1 LA1 face mat?
Degradare, Index
Enciclopedie psihologică
O modalitate de a evalua gradul de degradare mentală! funcții măsurate prin testul Wexler-Bellevue. Indicele se bazează pe observația că nivelul de dezvoltare a unor abilități măsurat prin test scade odată cu vârsta, în timp ce altele nu.
Index
Enciclopedie psihologică
- un index, un registru de nume, titluri etc. În psihologie - un indicator digital pentru cuantificarea, caracterizarea fenomenelor.
De ce depinde indicele de refracție al unei substanțe?
Index
Enciclopedie psihologică
1. Sensul cel mai general: orice folosit pentru a marca, identifica sau direcționa; indicații, inscripții, semne sau simboluri. 2. O formulă sau un număr, adesea exprimat ca factor, care arată o relație între valori sau măsurători sau între...
Sociabilitate, Index
Enciclopedie psihologică
O caracteristică care exprimă sociabilitatea unei persoane. O sociogramă, de exemplu, oferă, printre alte măsurători, o evaluare a sociabilității diferiților membri ai unui grup.
Selectie, Index
Enciclopedie psihologică
O formulă pentru evaluarea puterii unui anumit test sau element de testare în a distinge indivizi unul de celălalt.
Fiabilitate, indice
Enciclopedie psihologică
O statistică care oferă o estimare a corelației dintre valorile reale obținute în urma testului și valorile corecte teoretic.
Acest indice este dat ca valoare a lui r, unde r este factorul de siguranță calculat.
Eficiența prognozării, indice
Enciclopedie psihologică
O măsură a măsurii în care cunoștințele despre o variabilă pot fi utilizate pentru a face predicții despre o altă variabilă, având în vedere că corelația acelor variabile este cunoscută. De obicei, sub formă simbolică, aceasta este exprimată ca E, indicele este reprezentat ca 1 - ((...
Cuvinte, index
Enciclopedie psihologică
Un termen general pentru orice frecvență sistematică de apariție a cuvintelor în limba scrisă și/sau vorbită.
Adesea, astfel de indici se limitează la anumite domenii lingvistice, de exemplu manuale de clasa întâi, interacțiunile părinte-copil. Cu toate acestea, estimările sunt cunoscute...
Structuri corporale, index
Enciclopedie psihologică
O măsurătoare corporală propusă de Eysenck pe baza raportului dintre înălțime și circumferința pieptului.
Cei ale căror scoruri erau în intervalul „normal” au fost numiți mezomorfi, cei din abaterea standard sau peste medie au fost numiți leptomorfi, iar cei din abaterea standard sau...
LA PRELEGIA №24
„METODE INSTRUMENTALE DE ANALIZĂ”
REFRACTOMETRIE.
Literatură:
1. V.D. Ponomarev "Chimie analitică" 1983 246-251
2. A.A. Ișcenko „Chimie analitică” 2004 pp. 181-184
REFRACTOMETRIE.
Refractometria este una dintre cele mai simple metode fizice de analiză, care necesită o cantitate minimă de analit și se realizează într-un timp foarte scurt.
Refractometrie- o metoda bazata pe fenomenul de refractie sau refractie i.e.
schimbarea direcției de propagare a luminii la trecerea de la un mediu la altul.
Refracția, precum și absorbția luminii, este o consecință a interacțiunii acesteia cu mediul.
Cuvântul refractometrie înseamnă dimensiune refracția luminii, care este estimată prin valoarea indicelui de refracție.
Valoarea indicelui de refracție n depinde
1) privind compoziția substanțelor și sistemelor,
2) din la ce concentrare și ce molecule întâlnește fasciculul de lumină în drum, pentru că
Sub acțiunea luminii, moleculele diferitelor substanțe sunt polarizate în moduri diferite. Pe această dependență se bazează metoda refractometrică.
Această metodă are o serie de avantaje, drept urmare a găsit o largă aplicație atât în cercetarea chimică, cât și în controlul proceselor tehnologice.
1) Măsurarea indicilor de refracție este un proces foarte simplu care se realizează cu acuratețe și cu o investiție minimă de timp și cantitate de substanță.
2) De obicei, refractometrele oferă o precizie de până la 10% în determinarea indicelui de refracție al luminii și a conținutului de analit
Metoda refractometriei este utilizată pentru a controla autenticitatea și puritatea, pentru a identifica substanțe individuale, pentru a determina structura compușilor organici și anorganici în studiul soluțiilor.
Refractometria este utilizată pentru determinarea compoziției soluțiilor cu două componente și pentru sistemele ternare.
Baza fizică a metodei
INDICATOR REFRACTIV.
Abaterea unui fascicul de lumină de la direcția sa inițială în timpul tranziției sale de la un mediu la altul este mai mare, cu atât diferența de viteză de propagare a luminii în doi este mai mare.
aceste medii.
Luați în considerare refracția unui fascicul de lumină la limita oricăror două medii transparente I și II (vezi Fig.
Orez.). Să fim de acord că mediul II are o putere de refracție mai mare și, prin urmare, n1și n2- arată refracția mediilor corespunzătoare. Dacă mediul I nu este nici vid, nici aer, atunci raportul sin dintre unghiul de incidență al fasciculului de lumină și sin al unghiului de refracție va da valoarea indicelui de refracție relativ n rel. Valoarea lui n rel.
Care este indicele de refracție al sticlei? Și când este necesar să știm?
poate fi definit și ca raportul indicilor de refracție ai mediilor luate în considerare.
nrel. = —— = —
Valoarea indicelui de refracție depinde de
1) natura substanţelor
Natura unei substanțe în acest caz este determinată de gradul de deformabilitate al moleculelor sale sub acțiunea luminii - gradul de polarizabilitate.
Cu cât polarizabilitatea este mai intensă, cu atât refracția luminii este mai puternică.
2)lungimea de undă a luminii incidente
Măsurarea indicelui de refracție se efectuează la o lungime de undă a luminii de 589,3 nm (linia D a spectrului de sodiu).
Dependența indicelui de refracție de lungimea de undă a luminii se numește dispersie.
Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât refracția este mai mare. Prin urmare, razele de lungimi de undă diferite sunt refractate diferit.
3)temperatura la care se face măsurarea. O condiție prealabilă pentru determinarea indicelui de refracție este respectarea regimului de temperatură. De obicei, determinarea se efectuează la 20±0,30C.
Pe măsură ce temperatura crește, indicele de refracție scade, iar pe măsură ce temperatura scade, acesta crește..
Corecția temperaturii se calculează folosind următoarea formulă:
nt=n20+ (20-t) 0,0002, unde
nt- pa indicele de refracție la o anumită temperatură,
n20 - indicele de refracție la 200C
Influența temperaturii asupra valorilor indicilor de refracție ai gazelor și lichidelor este legată de valorile coeficienților lor de dilatare volumetrică.
Volumul tuturor gazelor și lichidelor crește la încălzire, densitatea scade și, în consecință, indicatorul scade
Indicele de refracție măsurat la 200C și o lungime de undă a luminii de 589,3 nm este indicat de indice nD20
Dependența indicelui de refracție al unui sistem omogen cu două componente de starea sa se stabilește experimental prin determinarea indicelui de refracție pentru un număr de sisteme standard (de exemplu, soluții), conținutul componentelor în care este cunoscut.
4) concentrația unei substanțe într-o soluție.
Pentru multe soluții apoase de substanțe, indicii de refracție la diferite concentrații și temperaturi au fost măsurați în mod fiabil, iar în aceste cazuri pot fi utilizate date de referință. tabele refractometrice.
Practica arată că atunci când conținutul de substanță dizolvată nu depășește 10-20%, împreună cu metoda grafică, în foarte multe cazuri este posibil să se utilizeze ecuație liniară ca:
n=nu+FC,
n- indicele de refracție al soluției,
Nu este indicele de refracție al solventului pur,
C— concentrația substanței dizolvate, %
F-coeficient empiric a carui valoare se gaseste
prin determinarea indicilor de refracţie ai soluţiilor de concentraţie cunoscută.
REFRACTOMETRE.
Refractometrele sunt dispozitive folosite pentru a măsura indicele de refracție.
Există 2 tipuri de aceste instrumente: refractometru de tip Abbe și tip Pulfrich. Atât în acestea, cât și în altele, măsurătorile se bazează pe determinarea mărimii unghiului limitator de refracție. În practică, se folosesc refractometre de diferite sisteme: laborator-RL, universal RLU etc.
Indicele de refracție al apei distilate n0 = 1,33299, în practică, acest indicator ia ca referință n0 =1,333.
Principiul de funcționare pe refractometre se bazează pe determinarea indicelui de refracție prin metoda unghiului limitator (unghiul de reflexie totală a luminii).
Refractometru manual
Refractometru Abbe
Unghiu de incidenta - colţA între direcția fasciculului incident și perpendiculara pe interfața dintre două medii, reconstruită la punctul de incidență.
Unghiul de reflexie - colţ β între această perpendiculară şi direcţia fasciculului reflectat.
Legile reflexiei luminii:
1. Fasciculul incident, perpendicular pe interfața dintre două medii în punctul de incidență, și fasciculul reflectat se află în același plan.
2. Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență.
refracția luminii Se numește schimbarea direcției razelor de lumină atunci când lumina trece dintr-un mediu transparent în altul.
Unghiul de refracție - colțb între aceeași perpendiculară și direcția fasciculului refractat.
Viteza luminii în vid Cu \u003d 3 * 10 8 m / s
Viteza luminii într-un mediu V< c
Indicele de refracție absolut al mediului spectacole de câte ori viteza luminiiv în acest mediu este mai mică decât viteza luminii Cuîn vid.
Indicele de refracție absolut al primului mediu
Indicele de refracție absolut al celui de-al doilea mediu
Indicele absolut de refracție pentru vid este egal cu 1
Viteza luminii în aer diferă foarte puțin de valoare Cu, de aceea
Indicele absolut de refracție pentru aer vom presupune egal cu 1
Indicele de refracție relativ arată de câte ori se modifică viteza luminii atunci când fasciculul trece de la primul mediu la al doilea.
unde V 1 și V 2 sunt vitezele de propagare a luminii în primul și al doilea mediu.
Ținând cont de indicele de refracție, legea refracției luminii poate fi scrisă ca
Unde n 21 – indicele de refracție relativ al doilea mediu relativ la primul;
n 2 și n 1– indici absoluti de refracție al doilea și, respectiv, primul mediu
Indicele de refracție al mediului în raport cu aerul (vid) poate fi găsit în Tabelul 12 (Cartea de probleme a lui Rymkevich). Valorile sunt date pentru caz incidența luminii din aer în mediu.
De exemplu, găsim în tabel indicele de refracție al diamantului n = 2,42.
Acesta este indicele de refracție diamant împotriva aerului(vid), adică pentru indici absoluti de refracție:
Legile reflexiei și refracției sunt valabile pentru direcția inversă a razelor de lumină.
Din două medii transparente optic mai puțin dens numit un mediu cu o viteză mai mare a luminii sau cu un indice de refracție mai mic.
La căderea într-un mediu optic mai dens
unghiul de refracție mai mic decât unghiul de incidență.
La căderea într-un mediu optic mai puțin dens
unghiul de refracție mai mult unghi de incidență
Reflecție internă totală
Dacă razele de lumină dintr-un mediu optic mai dens 1 cad pe interfața cu un mediu optic mai puțin dens 2 ( n 1 > n 2), atunci unghiul de incidență este mai mic decât unghiul de refracțieA < b . Cu o creștere a unghiului de incidență, se poate apropia de valoarea acestuiaun pr , când fasciculul refractat alunecă de-a lungul interfeței dintre două medii și nu cade în al doilea mediu,
Unghiul de refracție b= 90°, în timp ce toată energia luminoasă este reflectată de interfață.
Unghiul limitator al reflexiei interne totale a pr este unghiul la care o rază refractată alunecă de-a lungul suprafeței a două medii,
Când se trece de la un mediu mai puțin dens din punct de vedere optic la un mediu mai dens, reflexia internă totală este imposibilă.
