Havanın bağıl kırılma indisi. Bir maddenin kırılma indisi neye bağlıdır? Farklı nesneler için önemli bir parametre

Tablo 1. Kristallerin kırılma indisleri.

kırılma indisi dalga boyları belirli spektral çizgilere karşılık gelen spektrumun görünür kısmının ışınları için 18 ° C'de bazı kristaller. Bu çizgilerin ait olduğu unsurlar belirtilmiştir; bu çizgilerin λ dalga boylarının yaklaşık değerleri de angstrom birimlerinde belirtilmiştir.

λ (Å)	Kireç direği		Kalsiyum floriti	Kaya tuzu	Silvin
	com. ben.	olağanüstü ben.
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 (K, 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

Tablo 2. Optik camların kırılma indeksleri.

Dalga boyları yaklaşık olarak eşit olan C, D ve F çizgileri: 0,6563 μ (μm), 0,5893 μ ve 0,4861 μ.

Optik gözlük	atama	n C	nD	n F
borosilikat taç	516/641	1,5139	1,5163	1,5220
cron	518/589	1,5155	1,5181	1,5243
hafif çakmaktaşı	548/459	1,5445	1,5480	1,5565
barit taç	659/560	1,5658	1,5688	1,5759
- || -	572/576	1,5697	1,5726	1,5796
hafif çakmaktaşı	575/413	1,5709	1,5749	1,5848
Barit Hafif Çakmaktaşı	579/539	1,5763	1,5795	1,5871
ağır kron	589/612	1,5862	1,5891	1,5959
- || -	612/586	1,6095	1,6126	1,6200
çakmaktaşı	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
Ağır Barit Çakmaktaşı	626/391	1,6213	1,6259	1,6379
ağır çakmaktaşı	647/339	1,6421	1,6475	1,6612
- || -	672/322	1,6666	1,6725	1,6874
- || -	755/275	1,7473	1,7550	1,7747

Tablo 3. Spektrumun görünür kısmında kuvarsın kırılma indisleri

Referans tablosu değerleri verir kırılma indisi sıradan ışınlar ( n 0) ve olağanüstü ( ne) spektrum aralığı için yaklaşık olarak 0,4 ila 0,70 μ.

λ (μ)	n 0	ne	erimiş kuvars
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

Tablo 4. Sıvıların kırılma indisleri.

Tablo, kırılma indekslerinin değerlerini verir. n yaklaşık olarak 0,5893 μ dalga boyuna sahip bir ışın için sıvılar (sarı sodyum çizgisi); ölçümlerin yapıldığı sıvının sıcaklığı n, belirtilir.

Sıvı	t (°С)	n
alil alkol	20	1,41345
Amil alkol (N.)	13	1,414
Anizol	22	1,5150
Anilin	20	1,5863
asetaldehit	20	1,3316
aseton	19,4	1,35886
Benzen	20	1,50112
bromoform	19	1,5980
Butil alkol (n.)	20	1,39931
gliserol	20	1,4730
diasetil	18	1,39331
Ksilen (meta)	20	1,49722
Ksilen (orto-)	20	1,50545
Ksilen (para-)	20	1,49582
Metilen klorür	24	1,4237
Metil alkol	14,5	1,33118
Formik asit	20	1,37137
nitrobenzen	20	1,55291
Nitrotoluen (Orto-)	20,4	1,54739
paraldehit	20	1,40486
Pentan (normal)	20	1,3575
Pentan (izo-)	20	1,3537
Propil alkol (normal)	20	1,38543
karbon disülfid	18	1,62950
toluen	20	1,49693
furfural	20	1,52608
klorobenzen	20	1,52479
Kloroform	18	1,44643
kloropikrin	23	1,46075
karbon tetraklorür	15	1,46305
etil bromür	20	1,42386
etil iyodür	20	1,5168
Etil asetat	18	1,37216
etilbenzen	20	1.4959
etilen bromür	20	1,53789
etanol	18,2	1,36242
etil eter	20	1,3538

Tablo 5. Sulu şeker çözeltilerinin kırılma indeksleri.

Aşağıdaki tablo değerleri verir kırılma indisi n konsantrasyona bağlı olarak sulu şeker çözeltileri (20 ° C'de) İle birlikte çözüm ( İle birlikte çözeltideki şekerin ağırlık yüzdesini gösterir).

İle birlikte (%)	n	İle birlikte (%)	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

Tablo 6. Suyun kırılma indisleri

Tablo, kırılma indekslerinin değerlerini verir. n yaklaşık 0,3 ila 1 μ dalga boyları aralığında 20 ° C sıcaklıkta su.

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

Tablo 7. Gazların kırılma indisleri tablosu

Tablo, dalga boyu yaklaşık olarak 0,5893 μ'ye eşit olan D hattı için normal koşullar altında gazların kırılma indekslerinin n değerlerini verir.

Gaz	n
Azot	1,000298
Amonyak	1,000379
Argon	1,000281
Hidrojen	1,000132
Hava	1,000292
gelin	1,000035
Oksijen	1,000271
Neon	1,000067
Karbonmonoksit	1,000334
kükürt dioksit	1,000686
hidrojen sülfit	1,000641
Karbon dioksit	1,000451
Klor	1,000768
Etilen	1,000719
su buharı	1,000255

Bilgi kaynağı: KISA FİZİKSEL VE ​​TEKNİK EL KİTABI / Cilt 1, - M.: 1960.

Kırılma, herhangi bir saydam ortamın kırılma gücünü karakterize eden belirli bir soyut sayı olarak adlandırılır. N olarak belirtmek gelenekseldir. Mutlak kırılma indisi ve bağıl katsayı vardır.

Birincisi, iki formülden biri kullanılarak hesaplanır:

n = sin α / sin β = const (burada sin α, gelme açısının sinüsüdür ve sin β, söz konusu ortama boşluktan giren ışık huzmesinin sinüsüdür)

n = c / υ λ (c, ışığın boşluktaki hızıdır, υ λ, incelenen ortamdaki ışığın hızıdır).

Burada hesaplama, ışığın boşluktan saydam bir ortama geçiş anında yayılma hızını kaç kez değiştirdiğini gösterir. Bu şekilde kırılma indisi (mutlak) belirlenir. Akrabayı bulmak için formülü kullanın:

Yani, hava ve cam gibi farklı yoğunluktaki maddelerin mutlak kırılma indeksleri dikkate alınır.

Genel olarak konuşursak, gaz, sıvı veya katı olsun, herhangi bir cismin mutlak katsayıları her zaman 1'den büyüktür. Temel olarak, değerleri 1 ila 2 arasındadır. Bu değer, yalnızca istisnai durumlarda 2'nin üzerinde olabilir. Bazı ortamlar için bu parametrenin değeri:

Bu değer, gezegendeki en sert doğal madde olan elmasa uygulandığında 2.42'dir. Çok sık olarak, bilimsel araştırma vb. Yapılırken suyun kırılma indisini bilmek gerekir. Bu parametre 1.334'tür.

Dalga boyu elbette sabit değil bir gösterge olduğundan, n harfine bir indeks atanır. Değeri, bu katsayının hangi spektrum dalgasına atıfta bulunduğunu anlamaya yardımcı olur. Aynı madde göz önüne alındığında, ancak artan ışık dalga boyu ile kırılma indisi azalacaktır. Bu durum ışığın bir mercek, prizma vb. içinden geçerken bir spektruma ayrışmasına neden oldu.

Kırılma indisinin değeriyle, örneğin bir maddenin ne kadarının diğerinde çözüldüğünü belirleyebilirsiniz. Bu, örneğin demleme sırasında veya meyve suyundaki şeker, meyve veya çilek konsantrasyonunu bilmeniz gerektiğinde yararlıdır. Bu gösterge aynı zamanda petrol ürünlerinin kalitesini belirlemede ve bir taşın gerçekliğini kanıtlamak gerektiğinde mücevheratta vb.

Herhangi bir madde kullanılmadan cihazın göz merceğinde görünen ölçek tamamen mavi olacaktır. Cihazın doğru kalibrasyonu ile bir prizma üzerine sıradan damıtılmış su düşürürseniz, mavi ve beyaz renklerin sınırı kesinlikle sıfır işareti boyunca geçecektir. Başka bir maddeyi incelerken, sahip olduğu kırılma indisine göre ölçek boyunca kayar.

Işık kırılması- bir ortamdan diğerine geçen bir ışık huzmesinin bu ortamların sınırında yön değiştirmesi olgusu.

Işığın kırılması aşağıdaki yasaya göre gerçekleşir:
Gelen ve kırılan ışınlar ile ışının geldiği noktada iki ortam arasındaki arayüze çizilen dikey aynı düzlemdedir. Gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı iki ortam için sabit bir değerdir:
,
nerede α - geliş açısı,
β - kırılma açısı
n - geliş açısından bağımsız sabit bir değer.

Gelme açısı değiştiğinde, kırılma açısı da değişir. Gelme açısı ne kadar büyük olursa, kırılma açısı o kadar büyük olur.
Işık, optik olarak daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçiyorsa, kırılma açısı her zaman gelme açısından daha küçüktür: β < α.
İki ortam arasındaki arayüze dik olarak yönlendirilen bir ışık demeti bir ortamdan diğerine geçer kırmadan.

bir maddenin mutlak kırılma indisi- vakumda ve belirli bir ortamdaki ışığın (elektromanyetik dalgalar) faz hızlarının oranına eşit bir değer n=c/v
Kırılma yasasında yer alan n değerine, bir çift ortam için bağıl kırılma indisi denir.

n değeri, B ortamının A ortamına göre bağıl kırılma indisidir ve n" = 1/n, A ortamının B ortamına göre bağıl kırılma indisidir.
Bu değer, ceteris paribus, ışın daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde birden büyüktür ve ışın daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçtiğinde birden küçüktür (örneğin, bir gazdan veya bir sıvıya veya katıya vakumlayın). Bu kuralın istisnaları vardır ve bu nedenle optik olarak bir ortamı diğerinden daha fazla veya daha az yoğun olarak adlandırmak gelenekseldir.
Havasız uzaydan bir B ortamının yüzeyine düşen bir ışın, başka bir A ortamından üzerine düştüğünde olduğundan daha güçlü bir şekilde kırılır; Havasız uzaydan bir ortama gelen bir ışının kırılma indisine mutlak kırılma indisi denir.

(Mutlak - boşluğa göre.
Bağıl - diğer herhangi bir maddeye göre (örneğin aynı hava).
İki maddenin nispi indeksi, mutlak indekslerinin oranıdır.)

Toplam iç yansıma- geliş açısının belirli bir kritik açıyı aşması koşuluyla iç yansıma. Bu durumda, gelen dalga tamamen yansıtılır ve yansıma katsayısının değeri cilalı yüzeyler için en yüksek değerlerini aşmaktadır. Toplam iç yansıma için yansıma katsayısı dalga boyuna bağlı değildir.

Optikte, bu fenomen, X-ışını aralığı da dahil olmak üzere geniş bir elektromanyetik radyasyon spektrumu için gözlenir.

Geometrik optikte bu olay Snell yasasıyla açıklanır. Kırılma açısının 90°'yi geçemeyeceği düşünüldüğünde, sinüsü alt kırılma indisinin büyük indise oranından büyük olan bir gelme açısında elektromanyetik dalganın birinci ortama tam olarak yansıması gerektiğini elde ederiz.

Fenomenin dalga teorisine göre, elektromanyetik dalga yine de ikinci ortama nüfuz eder - orada "düzgün olmayan dalga" adı verilen, katlanarak bozulan ve onunla enerji taşımayan yayılır. Homojen olmayan bir dalganın ikinci ortama nüfuz etmesinin karakteristik derinliği, dalga boyu mertebesindedir.

Işığın kırılma yasaları.

Tüm söylenenlerden şu sonuca varıyoruz:
1 . Farklı optik yoğunluktaki iki ortam arasındaki arayüzde, bir ışık demeti bir ortamdan diğerine geçerken yönünü değiştirir.
2. Bir ışık demeti daha yüksek optik yoğunluklu bir ortama geçtiğinde, kırılma açısı gelme açısından daha küçüktür; Bir ışık demeti optik olarak daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde, kırılma açısı gelme açısından daha büyüktür.
Işığın kırılmasına yansıma eşlik eder ve gelme açısındaki bir artışla, yansıyan ışının parlaklığı artarken kırılan ışın zayıflar. Bu, şekilde gösterilen deneyi yaparak görülebilir. Sonuç olarak, yansıyan ışın ne kadar fazla ışık enerjisi taşırsa, gelme açısı o kadar büyük olur.

İzin vermek MN- örneğin hava ve su gibi iki şeffaf ortam arasındaki arayüz, JSC- düşen ışın OG- kırılan ışın, - gelme açısı, - kırılma açısı, - birinci ortamdaki ışığın yayılma hızı, - ikinci ortamdaki ışığın yayılma hızı.

Kırılma yasasını formüle ederken § 81'de tarafımızdan sunulan kırılma indisinin daha ayrıntılı bir değerlendirmesine dönelim.

Kırılma indisi, optik özelliklere ve ışının düştüğü ortama ve içine girdiği ortama bağlıdır. Vakumdan gelen ışık bir ortama düştüğünde elde edilen kırılma indisine bu ortamın mutlak kırılma indisi denir.

Pirinç. 184. İki ortamın bağıl kırılma indisi:

Birinci ortamın mutlak kırılma indisi ve ikinci ortamın - . Birinci ve ikinci ortamın sınırındaki kırılma göz önüne alındığında, birinci ortamdan ikinciye geçiş sırasındaki kırılma indisinin, sözde bağıl kırılma indisinin, mutlak kırılma indislerinin oranına eşit olduğundan emin oluruz. ikinci ve birinci medya:

(Şek. 184). Aksine, ikinci ortamdan birinciye geçerken göreceli bir kırılma indisine sahibiz.

İki ortamın bağıl kırılma indisi ile mutlak kırılma indisleri arasında kurulan bağlantı, tıpkı tersinirlik yasası için yapılabildiği gibi, yeni deneyler olmaksızın teorik olarak da türetilebilir (§ 82),

Kırılma indisi daha yüksek olan bir ortama optik olarak daha yoğun denir. Havaya göre çeşitli ortamların kırılma indisi genellikle ölçülür. Havanın mutlak kırılma indisi . Bu nedenle, herhangi bir ortamın mutlak kırılma indisi, formül ile havaya göre kırılma indisi ile ilişkilidir.

Tablo 6. Havaya göre çeşitli maddelerin kırılma indeksi

Kırılma indisi ışığın dalga boyuna, yani rengine bağlıdır. Farklı renkler, farklı kırılma indekslerine karşılık gelir. Dağılma adı verilen bu fenomen optikte önemli bir rol oynar. Bu fenomeni sonraki bölümlerde tekrar tekrar ele alacağız. Tabloda verilen veriler. 6, sarı ışığa bakın.

Yansıma yasasının, kırılma yasasıyla aynı biçimde yazılabileceğini belirtmek ilginçtir. Açıları her zaman dikten ilgili ışına ölçmeyi kabul ettiğimizi hatırlayın. Bu nedenle, gelme açısını ve yansıma açısını zıt işaretlere, yani. yansıma yasası olarak yazılabilir

(83.4) ile kırılma kanununu karşılaştırdığımızda, yansıma kanununun kırılma kanununun özel bir durumu olarak kabul edilebileceğini görüyoruz. Yansıma ve kırılma yasaları arasındaki bu biçimsel benzerlik, pratik problemlerin çözümünde çok faydalıdır.

Önceki sunumda, kırılma indisi, içinden geçen ışığın yoğunluğundan bağımsız olarak ortamın sabiti anlamına geliyordu. Kırılma indisinin böyle bir yorumu oldukça doğaldır, ancak modern lazerler kullanılarak elde edilebilen yüksek radyasyon yoğunlukları durumunda bu doğru değildir. Bu durumda, güçlü ışık radyasyonunun geçtiği ortamın özellikleri, yoğunluğuna bağlıdır. Dedikleri gibi, ortam doğrusal olmayan hale gelir. Ortamın doğrusal olmaması, özellikle yüksek yoğunluklu bir ışık dalgasının kırılma indisini değiştirmesiyle kendini gösterir. Kırılma indisinin radyasyon yoğunluğuna bağımlılığı şu şekildedir:

Burada, olağan kırılma indisi, a lineer olmayan kırılma indisi ve orantı faktörüdür. Bu formüldeki ek terim pozitif veya negatif olabilir.

Kırılma indeksindeki nispi değişiklikler nispeten küçüktür. saat doğrusal olmayan kırılma indisi. Bununla birlikte, kırılma indeksindeki bu kadar küçük değişiklikler bile fark edilir: kendilerini, ışığın kendine özgü bir şekilde odaklanması fenomeninde gösterirler.

Pozitif doğrusal olmayan kırılma indisine sahip bir ortam düşünün. Bu durumda, artan ışık yoğunluğunun alanları, aynı anda artan kırılma indisinin alanlarıdır. Genellikle, gerçek lazer radyasyonunda, ışının kesiti üzerindeki yoğunluk dağılımı düzgün değildir: yoğunluk eksen boyunca maksimumdur ve Şekil 2'de gösterildiği gibi ışının kenarlarına doğru düzgün bir şekilde azalır. 185 katı eğri. Benzer bir dağılım, ekseni boyunca lazer ışınının yayıldığı doğrusal olmayan bir ortama sahip bir hücrenin enine kesiti üzerindeki kırılma indeksindeki değişikliği de tanımlar. Hücre ekseni boyunca en büyük olan kırılma indisi, duvarlarına doğru kademeli olarak azalır (Şekil 185'deki kesikli eğriler).

Lazerden eksene paralel olarak çıkan ve değişken kırılma indisine sahip bir ortama düşen bir ışın demeti, daha büyük olduğu yönde sapar. Bu nedenle, OSP hücresinin çevresinde artan bir yoğunluk, bu bölgede şematik olarak enine kesitlerde ve Şekil 2'de gösterilen bir ışık ışınları konsantrasyonuna yol açar. 185 ve bu . Sonuç olarak, doğrusal olmayan bir ortamdan geçen bir ışık huzmesinin etkin kesiti önemli ölçüde azalır. Işık, artan kırılma indisine sahip dar bir kanaldan geçiyormuş gibi geçer. Böylece, lazer ışını daralır ve doğrusal olmayan ortam, yoğun radyasyon etkisi altında yakınsak bir mercek görevi görür. Bu fenomene kendi kendine odaklanma denir. Örneğin sıvı nitrobenzen içinde gözlemlenebilir.

Pirinç. 185. Küvetin girişinde (a), giriş ucunun yakınında (), ortada (), küvetin çıkış ucunun yakınında () ışınların lazer ışınının kesiti üzerinde radyasyon yoğunluğunun ve kırılma indisinin dağılımı ( )

Şeffaf katıların kırılma indisinin belirlenmesi

ve sıvılar

Aletler ve aksesuarlar: ışık filtreli bir mikroskop, çapraz şeklinde AB işaretli düzlem paralel bir plaka; refraktometre markası "RL"; sıvı seti.

Amaç: cam ve sıvıların kırılma indislerini belirler.

Mikroskop kullanarak camın kırılma indisinin belirlenmesi

Saydam bir katının kırılma indisini belirlemek için, bu malzemeden yapılmış, işaretli bir düzlem paralel plaka kullanılır.

İşaret, biri (A) tabana ve ikincisi (B) - plakanın üst yüzeyine uygulanan karşılıklı olarak dik iki çizikten oluşur. Plaka monokromatik ışıkla aydınlatılır ve mikroskop altında incelenir. Üzerinde
pilav. 4.7, incelenen plakanın bir kesitini dikey bir düzlemle göstermektedir.

AD ve AE ışınları cam-hava arayüzünde kırılmadan sonra DD1 ve EE1 yönlerine gider ve mikroskop hedefine düşer.

Levhaya yukarıdan bakan bir gözlemci, DD1 ve EE1 ışınlarının sürekliliğinin kesiştiği noktada A noktasını görür. C noktasında.

Böylece, gözlemciye A noktası C noktasında gibi görünüyor. Plaka malzemesinin kırılma indisi n, kalınlık d ve plakanın görünen kalınlığı d1 arasındaki ilişkiyi bulalım.

4.7 VD \u003d BCTgi, BD \u003d ABtgr'nin nereden geldiği görülebilir.

tgi/tgr = AB/BC,

burada AB = d levha kalınlığıdır; BC = d1 görünen levha kalınlığı.

i ve r açıları küçükse,

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

şunlar. Sini/Sinr = d/d1.

Işığın kırılma yasasını dikkate alarak, elde ederiz.

d/d1 ölçümü mikroskop kullanılarak yapılır.

Mikroskobun optik şeması iki sistemden oluşur: bir tüpe monte edilmiş bir objektif ve bir mercek içeren bir gözlem sistemi ve bir ayna ve çıkarılabilir bir ışık filtresinden oluşan bir aydınlatma sistemi. Görüntü odaklama, tüpün her iki yanında bulunan tutamaçlar döndürülerek gerçekleştirilir.

Sağ sapın ekseninde uzuv ölçeğine sahip bir disk vardır.

Sabit işaretçiye göre uzuv üzerindeki b okuması, objektiften mikroskop aşamasına olan h mesafesini belirler:

K katsayısı, tutamak 1° döndürüldüğünde mikroskop tüpünün hangi yüksekliğe hareket ettiğini gösterir.

Bu kurulumda objektifin çapı, h mesafesine kıyasla küçüktür, bu nedenle objektife giren en dıştaki ışın, mikroskobun optik ekseni ile küçük bir i açısı oluşturur.

Plakadaki ışığın kırılma açısı r, i açısından küçüktür, yani. ayrıca küçüktür, bu da (4.5) koşuluna karşılık gelir.

İş emri

1. Plakayı, A ve B vuruşlarının kesişme noktası olacak şekilde mikroskop aşamasına koyun (bkz. Şek.

Kırılma indisi

4.7) görüş alanındaydı.

2. Boruyu en üst konuma yükseltmek için kaldırma mekanizmasının tutamağını çevirin.

3. Mercek içine bakarak, görüş alanında plakanın üst yüzeyine uygulanan net bir çizik B görüntüsü elde edilene kadar sapı çevirerek mikroskop tüpünü yavaşça indirin. Mikroskop objektifinden plakanın üst kenarına olan h1 mesafesiyle orantılı olan uzvun b1 göstergesini kaydedin: h1 = kb1 (Şek.

4. Gözlemciye C noktasında görünen net bir A çizik görüntüsü elde edilene kadar tüpü yumuşak bir şekilde indirmeye devam edin. Limbusun yeni bir b2 belirtisini kaydedin. Objektiften plakanın üst yüzeyine olan h1 mesafesi b2 ile orantılıdır:
h2 = kb2 (Şekil 4.8, b).

B ve C noktalarından merceğe olan mesafeler eşittir, çünkü gözlemci onları eşit olarak net bir şekilde görür.

h1-h2 tüpünün yer değiştirmesi, plakanın görünen kalınlığına eşittir (Şek.

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

5. Vuruşların kesişme noktasında plaka kalınlığını d ölçün. Bunu yapmak için, test plakası 1'in (Şekil 4.9) altına yardımcı bir cam plaka 2 yerleştirin ve mercek test plakasına (hafifçe) değene kadar mikroskop tüpünü indirin. Uzuv a1'in göstergesine dikkat edin. İncelenen plakayı çıkarın ve mikroskop tüpünü objektif plakaya değene kadar indirin 2.

Not göstergesi a2.

Aynı zamanda, mikroskop hedefi, incelenen plakanın kalınlığına eşit bir yüksekliğe düşecektir, yani.

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

6. Formülü kullanarak plaka malzemesinin kırılma indisini hesaplayın

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

7. Yukarıdaki tüm ölçümleri 3-5 kez tekrarlayın, ortalama n değerini, rn ve rn/n mutlak ve bağıl hatalarını hesaplayın.

Bir refraktometre kullanarak sıvıların kırılma indisinin belirlenmesi

Kırılma indislerini belirlemek için kullanılan aletlere refraktometre denir.

RL refraktometrenin genel görünümü ve optik şeması, Şek. 4.10 ve 4.11.

Bir RL refraktometre kullanılarak sıvıların kırılma indisinin ölçümü, farklı kırılma indislerine sahip iki ortam arasındaki arayüzden geçen ışığın kırılması olgusuna dayanır.

Işık demeti (Şek.

4.11) bir kaynaktan 1 (bir akkor lamba veya dağınık gün ışığı), bir ayna 2 yardımıyla, alet mahfazasındaki bir pencereden kırılma indisine sahip camdan yapılmış 3 ve 4 prizmalarından oluşan bir çift prizmaya yönlendirilir. 1.540.

Üst aydınlatma prizmasının AA yüzeyi 3 (Şek.

4.12, a) mattır ve 3 ve 4 prizmaları arasındaki boşlukta ince bir tabakada biriken dağınık ışıkla sıvıyı aydınlatmaya yarar. Mat yüzey 3 tarafından saçılan ışık, incelenen sıvının düzlem-paralel tabakasından geçer ve farklı alt prizmanın 4 patlayıcısının diyagonal yüzüne düşer
sıfırdan 90°'ye kadar değişen açılar.

Işığın patlayıcı yüzey üzerindeki toplam iç yansıması fenomeninden kaçınmak için, incelenen sıvının kırılma indisi, 4 prizma camının kırılma indisinden daha az olmalıdır, yani.

1.540'tan az.

Gelme açısı 90° olan ışık demetine kayan ışık demeti denir.

Sıvı-cam arayüzünde kırılan kayan ışın, sınırlayıcı kırılma açısında 4 prizmasına gidecektir. r vb< 90о.

Kayan bir kirişin D noktasındaki kırılması (bkz. Şekil 4.12, a) yasaya uyar

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

veya nzh = nstsinrpr, (4.12)

sinipr = 1 olduğundan

4 prizmasının BC yüzeyinde, ışık ışınları yeniden kırılır ve sonra

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

a, prizmanın kırılma ışınıdır 4.

(4.12), (4.13), (4.14) denklem sistemini birlikte çözerek, incelenen sıvının nzh kırılma indisini, ışından çıkan ışının sınırlayıcı kırılma açısı r'pr ile ilişkilendiren bir formül elde edebiliriz. prizma 4:

4 prizmasından çıkan ışınların yoluna bir tespit dürbünü yerleştirilirse, görüş alanının alt kısmı aydınlanacak ve üst kısmı karanlık olacaktır. Aydınlık ve karanlık alanlar arasındaki arayüz, sınırlı bir kırılma açısı r¢pr olan ışınlar tarafından oluşturulur. Bu sistemde kırılma açısı r¢pr'den küçük olan ışınlar yoktur (Şek.

Bu nedenle r¢pr değeri ve chiaroscuro sınırının konumu, nst ve a bu cihazda sabit değerler olduğundan, yalnızca incelenen sıvının kırılma indeksi nzh'ye bağlıdır.

nst, a ve r¢pr'yi bilerek, formül (4.15) kullanılarak nzh'yi hesaplamak mümkündür. Pratikte, refraktometre ölçeğini kalibre etmek için formül (4.15) kullanılır.

9 ölçeğinde (bkz.

pilav. 4.11), ld = 5893 Å için kırılma indeksi değerleri solda çizilir. Göz merceğinin 10-11 önünde (--) işaretli bir plaka 8 vardır.

Mercek plaka 8 ile birlikte ölçek boyunca hareket ettirilerek, karanlık ve aydınlık görüş alanları arasındaki ayrım çizgisi ile işaretin hizalanmasını sağlamak mümkündür.

Dereceli ölçeğin 9'un işarete denk gelen bölümü, incelenen sıvının nzh kırılma indisinin değerini verir. Hedef 6 ve mercek 10-11 bir teleskop oluşturur.

Döner prizma 7, ışının yönünü değiştirerek onu göz merceğine yönlendirir.

Camın ve incelenen sıvının dağılması nedeniyle, beyaz ışıkta gözlemlendiğinde, karanlık ve parlak alanlar arasında net bir ayrım çizgisi yerine yanardöner bir şerit elde edilir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için, teleskop merceğinin önüne dağılım dengeleyici 5 monte edilmiştir. Kompansatörün ana kısmı, üç prizmadan yapıştırılmış ve teleskopun eksenine göre dönebilen bir prizmadır.

Prizmanın kırılma açıları ve malzemeleri, dalga boyu ld = 5893 Å olan sarı ışığın kırılmadan geçmesi için seçilir. Renkli ışınların yoluna, dağılımının büyüklük olarak eşit, ancak ölçüm prizmasının ve sıvının dağılımının işaretinin tersi olacak şekilde bir telafi edici prizma kurulursa, toplam dağılım sıfıra eşit olacaktır. Bu durumda, ışık ışınlarının ışını, yönü sınırlayıcı sarı ışının yönü ile çakışan beyaz bir ışında toplanacaktır.

Böylece, telafi edici prizma döndüğünde, renk gölgesinin rengi elimine edilir. Prizma 5 ile birlikte, dağılım kolu 12 sabit işaretçiye göre döner (bkz. Şekil 4.10). Uzuvun dönme açısı Z, araştırılan sıvının ortalama dağılımının değerini yargılamayı mümkün kılar.

Kadran ölçeği derecelendirilmelidir. Program kuruluma eklenmiştir.

İş emri

1. Prizmayı 3 kaldırın, prizmanın 4 yüzeyine 2-3 damla test sıvısı koyun ve prizmayı 3 indirin (bkz. Şekil 4.10).

3. Oküler hedeflemeyi kullanarak, ölçeğin keskin bir görüntüsünü ve görüş alanları arasındaki arayüzü elde edin.

4. Kompansatörün 5 kolunu 12 çevirerek, görüş alanları arasındaki arayüzün renkli rengini yok edin.

Merceği ölçek boyunca hareket ettirerek, (—-) işaretini koyu ve açık alanların sınırıyla hizalayın ve sıvı indeksin değerini kaydedin.

6. Önerilen sıvı setini araştırın ve ölçüm hatasını değerlendirin.

7. Her ölçümden sonra, damıtılmış suya batırılmış filtre kağıdı ile prizmaların yüzeyini silin.

sınav soruları

seçenek 1

Bir ortamın mutlak ve bağıl kırılma indislerini tanımlar.

2. İki ortamın (n2> n1 ve n2) arabirimi boyunca ışınların yolunu çizin< n1).

3. Kırılma indisi n'yi levhanın kalınlığı d ve görünen kalınlığı d¢ ile ilişkilendiren bir ilişki elde edin.

4. Bir görev. Bazı maddeler için toplam iç yansımanın sınır açısı 30°'dir.

Bu maddenin kırılma indisini bulunuz.

Cevap: n=2.

seçenek 2

1. Toplam iç yansıma olgusu nedir?

2. RL-2 refraktometrenin tasarımını ve çalışma prensibini tanımlayın.

3. Bir refraktometrede kompansatörün rolünü açıklayın.

4. Bir görev. Bir ampul yuvarlak salın merkezinden 10 m derinliğe indiriliyor. Ampulden tek bir ışın yüzeye ulaşmamalı iken salın minimum yarıçapını bulun.

Cevap: R = 11,3 m.

KIRILMA İNDİSİ, veya KIRILMA KATSAYISI, şeffaf bir ortamın kırılma gücünü karakterize eden soyut bir sayıdır. Kırılma indisi Latince π harfi ile gösterilir ve bir boşluktan belirli bir saydam ortama giren bir ışının gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı olarak tanımlanır:

n = sin α/sin β = const veya bir boşluktaki ışık hızının belirli bir saydam ortamdaki ışık hızına oranı olarak: n = c/νλ boşluktan belirli saydam ortama.

Kırılma indisi, bir ortamın optik yoğunluğunun bir ölçüsü olarak kabul edilir.

Bu şekilde belirlenen kırılma indisine, bağıl kırılma indisinin aksine mutlak kırılma indisi denir.

e. ışın bir ortamdan geçerken, gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı ile belirlenen kırılma indisi geçtiğinde ışığın yayılma hızının kaç kez yavaşladığını gösterir. bir yoğunluğun başka bir yoğunluğa geçişi. Göreceli kırılma indeksi, mutlak kırılma indekslerinin oranına eşittir: n = n2/n1, burada n1 ve n2, birinci ve ikinci ortamın mutlak kırılma indeksleridir.

Tüm cisimlerin - katı, sıvı ve gazlı - mutlak kırılma indisi birden büyüktür ve 1 ila 2 arasında değişir, yalnızca nadir durumlarda 2 değerini aşar.

Kırılma indisi hem ortamın özelliklerine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır ve dalga boyu azaldıkça artar.

Bu nedenle, p harfine, göstergenin hangi dalga boyuna atıfta bulunduğunu gösteren bir indeks atanır.

KIRILMA İNDİSİ

Örneğin, TF-1 cam için, spektrumun kırmızı kısmındaki kırılma indisi nC=1.64210 ve menekşe kısmında nG'=1.67298'dir.

Bazı şeffaf cisimlerin kırılma indisleri

Hava - 1.000292

Su - 1.334

Eter - 1.358

Etil alkol - 1.363

Gliserin - 1, 473

Organik cam (pleksiglas) - 1, 49

Benzen - 1.503

(Taç cam - 1.5163

Köknar (Kanada), balsam 1.54

Ağır taç cam - 1, 61 26

Çakmaktaşı cam - 1.6164

Karbon disülfür - 1.629

Ağır cam çakmaktaşı - 1, 64 75

Monobromonaftalen - 1.66

Cam en ağır çakmaktaşıdır - 1.92

Elmas - 2.42

Spektrumun farklı bölümleri için kırılma indisindeki fark, kromatizmin nedenidir, yani.

beyaz ışığın kırılma parçalarından (mercekler, prizmalar vb.)

Laboratuvar #41

Bir refraktometre kullanarak sıvıların kırılma indisinin belirlenmesi

Çalışmanın amacı: bir refraktometre kullanarak toplam iç yansıma yöntemiyle sıvıların kırılma indisinin belirlenmesi IRF-454B; çözeltinin kırılma indisinin konsantrasyonuna bağımlılığının incelenmesi.

Kurulum açıklaması

Monokromatik olmayan ışık kırıldığında, bileşen renklerine ayrıştırılarak bir spektruma dönüştürülür.

Bu fenomen, bir maddenin kırılma indisinin ışığın frekansına (dalga boyu) bağımlılığından kaynaklanır ve buna ışık dağılımı denir.

Bir dalga boyundaki kırılma indisi ile bir ortamın kırılma gücünü karakterize etmek gelenekseldir. λ \u003d 589.3 nm (sodyum buharı spektrumundaki iki yakın sarı çizginin dalga boylarının ortalaması).

60. Atomik absorpsiyon analizinde çözeltideki maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için hangi yöntemler kullanılır?

Bu kırılma indisi gösterilir nD.

Varyansın ölçüsü, fark olarak tanımlanan ortalama varyanstır ( nF-nC), nerede nF dalga boyundaki bir maddenin kırılma indisidir λ = 486.1 nm (hidrojen spektrumundaki mavi çizgi), nC bir maddenin kırılma indisidir λ - 656.3 nm (hidrojen spektrumundaki kırmızı çizgi).

Bir maddenin kırılması, bağıl dağılımın değeri ile karakterize edilir:
El kitapları genellikle nispi dağılımın karşılığını verir, yani.

e.
,nerede dağılım katsayısı veya Abbe sayısıdır.

Sıvıların kırılma indisini belirlemek için bir aparat, bir refraktometreden oluşur. IRF-454B göstergenin ölçüm limitleri ile; refraksiyon nD 1.2 ila 1.7 aralığında; test sıvısı, prizmaların yüzeylerini silmek için mendil.

refraktometre IRF-454B sıvıların kırılma indisini doğrudan ölçmek ve ayrıca sıvıların laboratuvardaki ortalama dağılımını belirlemek için tasarlanmış bir test cihazıdır.

Cihazın çalışma prensibi IRF-454Bışığın toplam iç yansıması olgusuna dayanmaktadır.

Cihazın şematik diyagramı Şek. bir.

İncelenen sıvı, 1 ve 2 prizmasının iki yüzü arasına yerleştirilir. İyi cilalanmış bir yüze sahip 2 numaralı prizma. ABölçüyor ve prizma 1 mat bir yüze sahip ANCAK1 AT1 - aydınlatma. Bir ışık kaynağından gelen ışınlar kenara düşer ANCAK1 İTİBAREN1 , kırılmak, mat bir yüzeye düşmek ANCAK1 AT1 ve bu yüzey tarafından dağınık.

Daha sonra incelenen sıvının tabakasından geçerler ve yüzeye düşerler. AB prizmalar 2.

Kırılma yasasına göre
, nerede
ve sırasıyla sıvı ve prizmadaki ışınların kırılma açılarıdır.

Gelme açısı arttıkça
kırılma açısı da artar ve maksimum değerine ulaşır
, ne zaman
, t.

e. sıvı içindeki bir ışın bir yüzey üzerinde kaydığında AB. Sonuç olarak,
. Böylece, 2 prizmasından çıkan ışınlar belirli bir açıyla sınırlandırılır.
.

Sıvıdan geniş açılarla prizmaya 2 gelen ışınlar, arayüzde toplam iç yansımaya uğrar. AB ve prizmadan geçmeyin.

Söz konusu cihaz, sıvıları incelemek için kullanılır, kırılma indisi kırılma indisinden daha küçük olan prizma 2, bu nedenle, sıvı ve camın sınırında kırılan her yönden gelen ışınlar prizmaya girecek.

Açıktır ki, prizmanın yayılmayan ışınlara karşılık gelen kısmı kararacaktır. Prizmadan çıkan ışınların yolunda bulunan teleskopta 4, görüş alanının aydınlık ve karanlık kısımlara bölünmesi gözlemlenebilir.

1-2 prizma sistemini çevirerek, aydınlık ve karanlık alanlar arasındaki sınır, teleskopun okülerinin ipliklerinin çaprazıyla birleştirilir. 1-2 prizma sistemi, kırılma indisi değerlerinde kalibre edilmiş bir ölçek ile ilişkilidir.

Ölçek, borunun görüş alanının alt kısmında bulunur ve görüş alanı kesiti dişlerin çaprazı ile birleştirildiğinde, sıvının kırılma indisinin karşılık gelen değerini verir. .

Dağılım nedeniyle, beyaz ışıkta görüş alanının arayüzü renkli olacaktır. Renklenmeyi ortadan kaldırmak ve test maddesinin ortalama dağılımını belirlemek için, iki yapıştırılmış doğrudan görüş prizması sisteminden (Amici prizmaları) oluşan kompansatör 3 kullanılır.

Prizmalar, hassas bir döner mekanik cihaz kullanılarak aynı anda farklı yönlerde döndürülebilir, böylece dengeleyicinin içsel dağılımını değiştirir ve optik sistem 4 aracılığıyla gözlemlenen görüş alanının renklenmesini ortadan kaldırır. Dengeleyiciye ölçekli bir tambur bağlanmıştır. ortalama dağılım maddelerinin hesaplanmasına izin veren dağılım parametresini belirleyen .

İş emri

Cihazı, kaynaktan gelen ışık (akkor lamba) aydınlatıcı prizmaya girecek ve görüş alanını eşit şekilde aydınlatacak şekilde ayarlayın.

2. Ölçüm prizmasını açın.

Bir cam çubukla yüzeyine birkaç damla su sürün ve prizmayı dikkatlice kapatın. Prizmalar arasındaki boşluk, ince bir su tabakası ile eşit olarak doldurulmalıdır (buna özellikle dikkat edin).

Ölçekli cihazın vidasını kullanarak görüş alanındaki renklenmeyi ortadan kaldırın ve ışık ile gölge arasında keskin bir sınır elde edin. Başka bir vida yardımıyla cihazın göz merceğinin referans çaprazı ile hizalayın. Göz merceği ölçeğinde suyun kırılma indisini en yakın binde bire belirleyin.

Elde edilen sonuçları su için referans verilerle karşılaştırın. Ölçülen ve tablodaki kırılma indisi arasındaki fark ± 0,001'i geçmiyorsa, ölçüm doğru yapılmıştır.

1. Egzersiz

1. Bir sofra tuzu çözeltisi hazırlayın ( NaCl) çözünürlük sınırına yakın bir konsantrasyonla (örneğin, C = 200 g/litre).

Ortaya çıkan çözeltinin kırılma indisini ölçün.

3. Çözeltiyi bir tamsayı sayısı kadar seyrelterek, göstergenin bağımlılığını elde edin; çözeltinin konsantrasyonundan kırılma ve tabloyu doldurun. bir.

tablo 1

Bir egzersiz.Çözeltinin konsantrasyonu, maksimumun (başlangıç) 3/4'üne eşit olan sadece seyreltme ile nasıl elde edilir?

Plot bağımlılık grafiği n=n(C). Deneysel verilerin daha fazla işlenmesi, öğretmen tarafından yönlendirildiği şekilde yapılmalıdır.

Deneysel verilerin işlenmesi

a) Grafik yöntemi

Grafikten eğimi belirleyin AT Deney koşulları altında çözünen ve çözücüyü karakterize edecek olan .

2. Grafiği kullanarak çözeltinin konsantrasyonunu belirleyin NaCl laboratuvar asistanı tarafından verilir.

b) Analitik yöntem

En küçük karelerle hesapla ANCAK, AT ve SB.

Bulunan değerlere göre ANCAK ve AT ortalamayı belirlemek
çözelti konsantrasyonu NaCl laboratuvar asistanı tarafından verilen

sınav soruları

ışık dağılımı. Normal ve anormal dağılım arasındaki fark nedir?

2. Toplam iç yansıma olgusu nedir?

3. Bu düzeneği kullanarak bir prizmanın kırılma indisinden daha büyük bir sıvının kırılma indisini ölçmek neden imkansız?

4. Neden bir prizmanın yüzü ANCAK1 AT1 mat yap?

Bozulma, İndeks

Psikolojik Ansiklopedi

Zihinsel bozulmanın derecesini değerlendirmenin bir yolu! Wexler-Bellevue testi ile ölçülen fonksiyonlar. Endeks, testle ölçülen bazı yeteneklerin gelişim düzeyinin yaşla birlikte azaldığı, bazılarının ise düşmediği gözlemine dayanmaktadır.

dizin

Psikolojik Ansiklopedi

- bir dizin, adların, unvanların vb. kaydı. Psikolojide - fenomenleri ölçmek, karakterize etmek için dijital bir gösterge.

Bir maddenin kırılma indisi neye bağlıdır?

dizin

Psikolojik Ansiklopedi

1. En genel anlam: işaretlemek, tanımlamak veya yönlendirmek için kullanılan herhangi bir şey; gösterge, yazıtlar, işaretler veya semboller. 2. Genellikle bir faktör olarak ifade edilen, değerler veya ölçümler arasında veya…

Sosyallik, Endeks

Psikolojik Ansiklopedi

Bir kişinin sosyalliğini ifade eden bir özellik. Örneğin bir sosyogram, diğer ölçümlerin yanı sıra, bir grubun farklı üyelerinin sosyalliklerinin bir değerlendirmesini verir.

Seçim, Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

Belirli bir testin veya test öğesinin bireyleri birbirinden ayırt etme gücünü değerlendirmek için bir formül.

Güvenilirlik, Endeks

Psikolojik Ansiklopedi

Testten elde edilen gerçek değerler ile teorik olarak doğru değerler arasındaki korelasyonun bir tahminini sağlayan bir istatistik.

Bu indeks r'nin değeri olarak verilir, burada r hesaplanan güvenlik faktörüdür.

Tahmin Verimliliği, Endeks

Psikolojik Ansiklopedi

Bu değişkenlerin korelasyonunun bilinmesi koşuluyla, bir değişken hakkındaki bilginin başka bir değişken hakkında tahminlerde bulunmak için ne ölçüde kullanılabileceğinin ölçüsü. Genellikle sembolik biçimde bu E olarak ifade edilir, indeks 1 - ((...

Kelimeler, Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

Yazılı ve/veya sözlü dilde kelimelerin herhangi bir sistematik sıklığı için genel bir terim.

Genellikle bu tür dizinler, örneğin birinci sınıf ders kitapları, ebeveyn-çocuk etkileşimleri gibi belirli dil alanlarıyla sınırlıdır. Ancak, tahminler biliniyor ...

Vücut Yapıları, İndeks

Psikolojik Ansiklopedi

Boyun göğüs çevresi oranına göre Eysenck tarafından önerilen bir vücut ölçüsü.

Skorları "normal" aralıkta olanlara mezomorf, standart sapma içinde veya ortalamanın üzerinde olanlara leptomorf, standart sapma veya...

DERS İÇİN №24

"ARAÇLI ANALİZ YÖNTEMLERİ"

REFRAKTOMETRİ.

Edebiyat:

1. V.D. Ponomarev "Analitik Kimya" 1983 246-251

2. AA Ishchenko "Analitik Kimya" 2004 s 181-184

REFRAKTOMETRİ.

Refraktometri, minimum miktarda analit gerektiren ve çok kısa sürede gerçekleştirilen en basit fiziksel analiz yöntemlerinden biridir.

refraktometri- kırılma veya kırılma olgusuna dayalı bir yöntem, yani.

Bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yayılma yönündeki değişiklik.

Işığın absorpsiyonunun yanı sıra kırılma, ortamla etkileşiminin bir sonucudur.

Refraktometri kelime anlamı olarak ölçüm kırılma indisinin değeri ile tahmin edilen ışığın kırılması.

kırılma indisi değeri n bağlı olmak

1) maddelerin ve sistemlerin bileşimi hakkında,

2) hangi konsantrasyonda ve ışık demetinin yolda hangi moleküllerle karşılaştığı, çünkü

Işığın etkisi altında, farklı maddelerin molekülleri farklı şekillerde polarize edilir. Refraktometrik yöntemin dayandığı bu bağımlılıktır.

Bu yöntemin bir takım avantajları vardır, bunun sonucunda hem kimyasal araştırmalarda hem de teknolojik süreçlerin kontrolünde geniş uygulama alanı bulmuştur.

1) Kırılma indislerinin ölçümü, doğru ve minimum zaman ve madde miktarı yatırımı ile gerçekleştirilen çok basit bir işlemdir.

2) Tipik olarak, refraktometreler ışığın kırılma indisini ve analitin içeriğini belirlemede %10'a kadar doğruluk sağlar.

Refraktometri yöntemi, özgünlük ve saflığı kontrol etmek, tek tek maddeleri tanımlamak, çözelti çalışmalarında organik ve inorganik bileşiklerin yapısını belirlemek için kullanılır.

Refraktometri, iki bileşenli çözeltilerin bileşimini belirlemek ve üçlü sistemler için kullanılır.

Yöntemin fiziksel temeli

REFRAKTİF GÖSTERGE.

Bir ışık demetinin bir ortamdan diğerine geçişi sırasında orijinal yönünden sapması ne kadar büyükse, iki ortamdaki ışık yayılma hızları arasındaki fark o kadar büyük olur.

bu ortamlar.

Herhangi iki şeffaf ortam I ve II'nin sınırında bir ışık huzmesinin kırılmasını düşünün (Bkz.

Pirinç.). II. ortamın daha büyük bir kırılma gücüne sahip olduğunu kabul edelim ve bu nedenle, n1 ve n2- karşılık gelen ortamın kırılmasını gösterir. Ortam I ne vakum ne de hava ise, ışık huzmesinin geliş açısının günaha kırılma açısının günahına oranı, bağıl kırılma indisi n rel değerini verecektir. n rel'in değeri.

Camın kırılma indisi nedir? Ve bilmek ne zaman gereklidir?

ayrıca, söz konusu ortamın kırılma indislerinin oranı olarak da tanımlanabilir.

nrel. = —— = —

Kırılma indisinin değeri şunlara bağlıdır:

1) maddelerin doğası

Bu durumda bir maddenin doğası, moleküllerinin ışığın etkisi altında deforme olma derecesi - polarize edilebilirlik derecesi ile belirlenir.

Polarize edilebilirlik ne kadar yoğun olursa, ışığın kırılması o kadar güçlü olur.

2)gelen ışık dalga boyu

Kırılma indisinin ölçümü, 589.3 nm'lik bir ışık dalga boyunda (sodyum spektrumunun D çizgisi) gerçekleştirilir.

Kırılma indisinin ışığın dalga boyuna bağımlılığına dispersiyon denir.

Dalga boyu ne kadar kısa olursa, kırılma o kadar büyük olur. Bu nedenle, farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı şekilde kırılır.

3)sıcaklık ölçümün yapıldığı yer. Kırılma indisini belirlemek için bir ön koşul, sıcaklık rejimine uygunluktur. Tipik olarak, belirleme 20±0.30C'de gerçekleştirilir.

Sıcaklık arttıkça kırılma indisi azalır, sıcaklık azaldıkça artar..

Sıcaklık düzeltmesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

nt=n20+ (20-t) 0.0002, burada

nt- Hoşçakal belirli bir sıcaklıkta kırılma indisi,

n20 - 200С'de kırılma indisi

Sıcaklığın gazların ve sıvıların kırılma indekslerinin değerleri üzerindeki etkisi, hacimsel genleşme katsayılarının değerleri ile ilgilidir.

Isıtıldığında tüm gazların ve sıvıların hacmi artar, yoğunluk azalır ve sonuç olarak gösterge azalır

20°C'de ölçülen kırılma indeksi ve 589.3 nm'lik bir ışık dalga boyu indeks ile gösterilir. nD20

Homojen iki bileşenli bir sistemin kırılma indisinin durumuna bağımlılığı, bileşenlerin içeriği bilinen bir dizi standart sistem (örneğin, çözümler) için kırılma indisinin belirlenmesiyle deneysel olarak belirlenir.

4) bir çözeltideki bir maddenin konsantrasyonu.

Maddelerin birçok sulu çözeltisi için, çeşitli konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda kırılma indisleri güvenilir bir şekilde ölçülmüştür ve bu durumlarda referans veriler kullanılabilir. refraktometrik tablolar.

Uygulama, çözünmüş maddenin içeriğinin grafik yöntemiyle birlikte %10-20'yi geçmediği durumlarda, birçok durumda kullanmanın mümkün olduğunu göstermektedir. lineer denklem gibi:

n=hayır+FC,

n-çözeltinin kırılma indisi,

hayır saf çözücünün kırılma indisidir,

C- çözünmüş maddenin konsantrasyonu,%

F- değeri bulunan ampirik katsayı

bilinen konsantrasyondaki çözeltilerin kırılma indekslerini belirleyerek.

REFRAKTOMETRELER.

Refraktometreler, kırılma indisini ölçmek için kullanılan cihazlardır.

Bu aletlerin 2 tipi vardır: Abbe tipi refraktometre ve Pulfrich tipi. Hem bunlarda hem de diğerlerinde ölçümler, sınırlayıcı kırılma açısının büyüklüğünü belirlemeye dayanır. Uygulamada, çeşitli sistemlerin refraktometreleri kullanılır: laboratuvar-RL, evrensel RLU, vb.

Damıtılmış suyun kırılma indisi n0 = 1.33299, pratikte bu gösterge n0 olarak referans alır. =1,333.

Refraktometrelerde çalışma prensibi, sınırlama açısı yöntemiyle (ışın toplam yansıma açısı) kırılma indisinin belirlenmesine dayanır.

El refraktometresi

Refraktometre Abbe

Geliş açısı - köşea gelen ışının yönü ile iki ortam arasındaki arayüze dik olan, geliş noktasında yeniden yapılandırılmış.

yansıma açısı - köşe β bu dik ve yansıyan ışının yönü arasında.

Işık yansıması yasaları:

1. Gelme noktasında iki ortam arasındaki arayüze dik olan gelen ışın ve yansıyan ışın aynı düzlemde bulunur.

2. Yansıma açısı gelme açısına eşittir.

ışığın kırılması Işık bir saydam ortamdan diğerine geçerken ışık ışınlarının yönünün değişmesine denir.

kırılma açısı - köşeb aynı dik ve kırılan ışının yönü arasında.

Işığın boşluktaki hızı İle birlikte \u003d 3 * 10 8 m / s

Bir ortamdaki ışığın hızı V< c

Ortamın mutlak kırılma indisi gösteriler ışık hızının kaç katıv bu ortamda ışık hızından daha az İle birlikte bir boşlukta.

Birinci ortamın mutlak kırılma indisi

İkinci ortamın mutlak kırılma indisi

Vakum için mutlak kırılma indisi 1'e eşittir

Işığın havadaki hızı, değerinden çok az farklıdır. İle birlikte, bu yüzden

Hava için mutlak kırılma indisi 1'e eşit kabul edeceğiz

bağıl kırılma indisi Işın birinci ortamdan ikinci ortama geçtiğinde ışığın hızının kaç kez değiştiğini gösterir.

burada V1 ve V2, birinci ve ikinci ortamdaki ışığın yayılma hızlarıdır.

Kırılma indisi dikkate alındığında, ışığın kırılma yasası şu şekilde yazılabilir:

nerede 21 – bağıl kırılma indisi birinciye göre ikinci ortam;

n 2 ve n 1– mutlak kırılma indisleri sırasıyla ikinci ve birinci ortam

Ortamın havaya (vakum) göre kırılma indisi Tablo 12'de (Rymkevich'in problem kitabı) bulunabilir. Durum için değerler verilmiştir ışığın havadan ortama geçişi.

Örneğin, tabloda elmasın kırılma indisini n = 2.42 buluyoruz.

Bu kırılma indisi havaya karşı elmas(vakum), yani mutlak kırılma indeksleri için:

Yansıma ve kırılma yasaları, ışık ışınlarının ters yönü için geçerlidir.

İki şeffaf ortamdan optik olarak daha az yoğun aranan daha yüksek ışık hızına veya daha düşük kırılma indisine sahip bir ortam.

Optik olarak daha yoğun bir ortama düştüğünde

kırılma açısı gelme açısından daha küçüktür.

Optik olarak daha az yoğun bir ortama düştüğünde

kırılma açısı daha fazla geliş açısı

Toplam iç yansıma

Optik olarak daha yoğun bir ortamdan 1 gelen ışık ışınları, optik olarak daha az yoğun bir ortam 2 ile arayüze düşerse ( n 1 > n 2), o zaman gelme açısı kırılma açısından daha küçüktüra < b . Geliş açısındaki artışla, değerine yaklaşılabilir.bir pr , kırılan ışın iki ortam arasındaki arayüz boyunca kaydığında ve ikinci ortama düşmediğinde,

kırılma açısı b= 90°, iken tüm ışık enerjisi arayüzden yansır.

Toplam iç yansımanın sınır açısı a pr kırılan bir ışının iki ortamın yüzeyi boyunca kaydığı açıdır,

Optik olarak daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken, toplam iç yansıma imkansızdır.