Gaismas refrakcija- parādība, kurā gaismas stars, pārejot no vienas vides uz otru, maina virzienu pie šo nesēju robežas.
Gaismas laušana notiek saskaņā ar šādu likumu:
Krītošie un lauztie stari un perpendikuls, kas novilkts uz saskarni starp abām vidēm stara krišanas punktā, atrodas vienā plaknē. Krituma leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība diviem medijiem:
,
Kur α
- krišanas leņķis,
β
- refrakcijas leņķis,
n - nemainīga vērtība, kas nav atkarīga no krišanas leņķa.
Mainoties krišanas leņķim, mainās arī refrakcijas leņķis. Jo lielāks krišanas leņķis, jo lielāks ir refrakcijas leņķis.
Ja gaisma nāk no optiski mazāk blīvas vides uz blīvāku vidi, tad laušanas leņķis vienmēr ir mazāks par krišanas leņķi: β < α.
Gaismas stars, kas vērsts perpendikulāri saskarnei starp diviem nesējiem, pāriet no vienas vides uz otru bez refrakcijas.
absolūtais rādītājs matērijas laušana- vērtība, kas vienāda ar gaismas (elektromagnētisko viļņu) fāzes ātrumu attiecību vakuumā un noteiktā vidē n=c/v
Lielumu n, kas iekļauts laušanas likumā, sauc par relatīvo refrakcijas indeksu mediju pārim.
Vērtība n ir relatīvais rādītājs barotnes B refrakcijas indekss attiecībā pret vidi A, un n" = 1/n ir barotnes A relatīvais refrakcijas indekss attiecībā pret vidi B.
Šī vērtība, ja citas lietas ir vienādas, ir lielāka par vienību, kad stars pāriet no blīvākas vides uz mazāk blīvu vidi, un mazāka par vienību, kad stars pāriet no mazāk blīvas vides uz blīvāku vidi (piemēram, no gāzes). vai no vakuuma uz šķidrumu vai cietu). Šim noteikumam ir izņēmumi, un tāpēc ir ierasts saukt vidi optiski vairāk vai mazāk blīvu nekā citu.
Stars, kas no bezgaisa telpas krīt uz kādas vides B virsmu, laužas spēcīgāk nekā krītot uz tā no citas vides A; Staru refrakcijas indeksu, kas krīt uz vidi no bezgaisa telpas, sauc par tā absolūto laušanas koeficientu.
(Absolūtais - attiecībā pret vakuumu.
Relatīvs - attiecībā pret jebkuru citu vielu (piemēram, to pašu gaisu).
Divu vielu relatīvais rādītājs ir to absolūto rādītāju attiecība.)
Pilnīga iekšējā atspulga- iekšējā atstarošana, ja krišanas leņķis pārsniedz noteiktu kritisko leņķi. Šajā gadījumā krītošais vilnis tiek pilnībā atspoguļots, un atstarošanas koeficienta vērtība pārsniedz tā maksimumu lielas vērtības pulētām virsmām. Kopējās iekšējās atstarošanas spēja nav atkarīga no viļņa garuma.
Optikā šī parādība tiek novērota plaša spektra elektromagnētiskais starojums, ieskaitot rentgenstaru diapazonu.
Ģeometriskajā optikā parādība tiek skaidrota Snella likuma ietvaros. Ņemot vērā, ka laušanas leņķis nevar pārsniegt 90°, mēs atklājam, ka krišanas leņķī, kura sinuss ir lielāks par zemākā refrakcijas indeksa attiecību pret lielāko indeksu, elektromagnētiskajam vilnim pilnībā jāatspoguļojas pirmajā vidē.
Saskaņā ar fenomena viļņu teoriju elektromagnētiskais vilnis joprojām iekļūst otrajā vidē - tur izplatās tā sauktais “neviendabīgais vilnis”, kas eksponenciāli dilst un nenes sev līdzi enerģiju. Raksturīgais nehomogēna viļņa iespiešanās dziļums otrajā vidē ir viļņa garuma kārtībā.
Gaismas laušanas likumi.
No visa teiktā mēs secinām:
1 . Saskarnē starp diviem dažāda optiskā blīvuma medijiem gaismas stars maina virzienu, pārejot no vienas vides uz otru.
2. Gaismas staram nonākot vidē ar lielāku optisko blīvumu, laušanas leņķis ir mazāks par krišanas leņķi; Kad gaismas stars pāriet no optiski blīvākas vides uz mazāk blīvu vidi, refrakcijas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi.
Gaismas laušanu pavada atstarošana, un, palielinoties krišanas leņķim, palielinās atstarotā staru kūļa spilgtums un vājinās lauztais stars. To var redzēt, veicot eksperimentu, kas parādīts attēlā. Līdz ar to atstarotais stars nes sev līdzi vairāk gaismas enerģijas, jo lielāks ir krišanas leņķis.
Ļaujiet MN- saskarne starp diviem caurspīdīgiem materiāliem, piemēram, gaisu un ūdeni, AS- krītošais stars, OB- lauztais stars, - krišanas leņķis, - laušanas leņķis, - gaismas izplatīšanās ātrums pirmajā vidē, - gaismas izplatīšanās ātrums otrajā vidē.
Pievērsīsimies sīkākai refrakcijas indeksa apskatei, ko ieviesām 81.§, formulējot laušanas likumu.
Refrakcijas koeficients ir atkarīgs gan no vides, no kuras stars nokrīt, gan no vides, kurā tas iekļūst, optiskajām īpašībām. Refrakcijas indeksu, kas iegūts, kad vakuuma gaisma nokrīt uz jebkuras vides, sauc par šīs vides absolūto laušanas koeficientu.
Rīsi. 184. Divu nesēju relatīvais refrakcijas koeficients:
Lai pirmās vides absolūtais laušanas koeficients ir, bet otrās vides absolūtais laušanas koeficients - . Ņemot vērā refrakciju uz pirmās un otrās vides robežas, mēs pārliecināmies, ka refrakcijas koeficients pārejā no pirmās vides uz otro, tā sauktais relatīvais refrakcijas indekss, ir vienāds ar absolūto laušanas koeficientu attiecību. otrais un pirmais medijs:
(184. att.). Gluži pretēji, pārejot no otrās vides uz pirmo, mums ir relatīvais refrakcijas indekss
Noteikto saikni starp divu mediju relatīvo refrakcijas indeksu un to absolūtajiem laušanas koeficientiem varētu iegūt teorētiski, bez jauniem eksperimentiem, tāpat kā to var izdarīt attiecībā uz atgriezeniskuma likumu (§82),
Vidi ar lielāku refrakcijas indeksu sauc par optiski blīvāku. Parasti mēra dažādu nesēju refrakcijas koeficientu attiecībā pret gaisu. Gaisa absolūtais laušanas koeficients ir. Tādējādi jebkuras vides absolūtais laušanas koeficients ir saistīts ar tā laušanas koeficientu attiecībā pret gaisu pēc formulas
6. tabula. Refrakcijas indekss dažādas vielas attiecībā pret gaisu
Refrakcijas indekss ir atkarīgs no gaismas viļņa garuma, t.i., no tā krāsas. Dažādas krāsas atbilst dažādiem refrakcijas rādītājiem. Šai parādībai, ko sauc par dispersiju, ir svarīga loma optikā. Nākamajās nodaļās mēs šo parādību aplūkosim atkārtoti. Tabulā norādītie dati. 6, attiecas uz dzelteno gaismu.
Interesanti atzīmēt, ka atstarošanas likumu formāli var uzrakstīt tādā pašā formā kā refrakcijas likumu. Atcerēsimies, ka mēs vienojāmies vienmēr mērīt leņķus no perpendikulāra pret attiecīgo staru. Tāpēc mums ir jāuzskata, ka krišanas leņķim un atstarošanas leņķim ir pretējas zīmes, t.i. atstarošanas likumu var uzrakstīt kā
Salīdzinot (83.4) ar refrakcijas likumu, redzam, ka atstarošanas likumu var uzskatīt par īpašs gadījums refrakcijas likums pie . Šī atstarošanas un laušanas likumu formālā līdzība ir ļoti noderīga praktisku problēmu risināšanā.
Iepriekšējā prezentācijā refrakcijas indeksam bija vides konstante, kas nav atkarīga no gaismas intensitātes, kas iet caur to. Šāda refrakcijas indeksa interpretācija ir diezgan dabiska, taču augstas starojuma intensitātes gadījumā, kas panākama, izmantojot mūsdienu lāzerus, tā nav attaisnojama. Vides īpašības, caur kurām iziet spēcīgs gaismas starojums, šajā gadījumā ir atkarīgas no tā intensitātes. Kā saka, vide kļūst nelineāra. Vides nelinearitāte jo īpaši izpaužas faktā, ka augstas intensitātes gaismas vilnis maina refrakcijas indeksu. Refrakcijas indeksa atkarībai no starojuma intensitātes ir forma
Šeit ir parastais refrakcijas indekss, un tas ir nelineārais refrakcijas indekss, un tas ir proporcionalitātes koeficients. Papildu termins šajā formulā var būt pozitīvs vai negatīvs.
Relatīvās refrakcijas indeksa izmaiņas ir salīdzinoši nelielas. Plkst 
nelineārais refrakcijas indekss. Tomēr pat tik nelielas refrakcijas indeksa izmaiņas ir manāmas: tās izpaužas kā savdabīga gaismas pašfokusēšanās parādība.
Apskatīsim vidi ar pozitīvu nelineāro refrakcijas indeksu. Šajā gadījumā palielinātas gaismas intensitātes zonas vienlaikus ir arī paaugstināta refrakcijas indeksa zonas. Parasti reālā lāzera starojumā intensitātes sadalījums pa staru kūļa šķērsgriezumu ir nevienmērīgs: intensitāte ir maksimāla pa asi un vienmērīgi samazinās virzienā uz stara malām, kā parādīts attēlā. 185 cietas līknes. Līdzīgs sadalījums apraksta arī refrakcijas indeksa izmaiņas šūnas šķērsgriezumā ar nelineāru vidi, pa kuras asi izplatās lāzera stars. Refrakcijas koeficients, kas ir vislielākais gar kivetes asi, vienmērīgi samazinās virzienā uz tās sienām (punktētas līknes 185. attēlā).
Staru kūlis, kas atstāj lāzeru paralēli asij, kas nonāk vidē ar mainīgu refrakcijas koeficientu, tiek novirzīts virzienā, kur tas ir lielāks. Tāpēc palielinātā intensitāte pie kivetes noved pie gaismas staru koncentrācijas šajā zonā, kas shematiski parādīta šķērsgriezumos un attēlā. 185, un tas rada turpmāku pieaugumu. Galu galā gaismas stara efektīvais šķērsgriezums, kas iet caur nelineāru vidi, ir ievērojami samazināts. Gaisma iet it kā pa šauru kanālu ar paaugstināta likme refrakcija. Tādējādi lāzera staru stars tiek sašaurināts, un nelineārā vide intensīva starojuma ietekmē darbojas kā savācējlēca. Šo parādību sauc par pašfokusēšanos. To var novērot, piemēram, šķidrā nitrobenzolā.
Rīsi. 185. Starojuma intensitātes un refrakcijas koeficienta sadalījums pa lāzera staru staru šķērsgriezumu pie ieejas kivetē (a), pie ieejas gala (), vidū (), netālu no kivetes izejas gala ( )
Caurspīdīgu cietvielu laušanas koeficienta noteikšana
Un šķidrumi
Ierīces un piederumi: mikroskops ar gaismas filtru, plakne-paralēla plāksne ar atzīmi AB krusta formā; refraktometra zīmols "RL"; šķidrumu komplekts.
Darba mērķis: noteikt stikla un šķidrumu laušanas koeficientus.
Stikla laušanas koeficienta noteikšana, izmantojot mikroskopu
Lai noteiktu caurspīdīga refrakcijas indeksu ciets Tiek izmantota plakana paralēla plāksne, kas izgatavota no šī materiāla ar atzīmi.
Marķējums sastāv no diviem savstarpēji perpendikulāriem skrāpējumiem, no kuriem viens (A) tiek uzklāts uz apakšas, bet otrs (B) ir uzlikts plāksnes augšējai virsmai. Plāksne ir izgaismota ar monohromatisku gaismu un skatīta caur mikroskopu. Ieslēgts
rīsi. 4.7. attēlā parādīts pētāmās plāksnes šķērsgriezums ar vertikālu plakni.
Stari AD un AE pēc refrakcijas stikla un gaisa saskarnē virzās virzienos DD1 un EE1 un nonāk mikroskopa lēcā.
Novērotājs, kurš skatās uz plāksni no augšas, redz punktu A staru DD1 un EE1 turpinājuma krustpunktā, t.i. punktā C.
Tādējādi novērotājam šķiet, ka punkts A atrodas punktā C. Noskaidrosim saistību starp plāksnes materiāla laušanas koeficientu n, biezumu d un plāksnes šķietamo biezumu d1.
4.7 ir skaidrs, ka VD = VСtgi, BD = АВtgr, no kurienes
tgi/tgr = AB/BC,
kur AB = d – plāksnes biezums; BC = d1 šķietamais plāksnes biezums.
Ja leņķi i un r ir mazi, tad
Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)
tie. Sini/Sinr = d/d1.
Ņemot vērā gaismas laušanas likumu, mēs iegūstam
Mērījumu d/d1 veic, izmantojot mikroskopu.
Mikroskopa optiskais dizains sastāv no divām sistēmām: novērošanas sistēmas, kas ietver caurulē iemontētu objektīvu un okulāru, un apgaismojuma sistēmas, kas sastāv no spoguļa un noņemama filtra. Attēls tiek fokusēts, pagriežot rokturus, kas atrodas abās caurules pusēs.
Uz labā roktura ass ir uzstādīts disks ar skalas skalu.
Nolasījums b gar skalu attiecībā pret fiksēto rādītāju nosaka attālumu h no objektīva līdz mikroskopa stadijai:
Koeficients k norāda uz kādu augstumu pārvietojas mikroskopa caurule, kad rokturis ir pagriezts par 1°.
Lēcas diametrs šajā iestatījumā ir mazs, salīdzinot ar attālumu h, tāpēc galējais stars, kas nonāk objektīvā, veido nelielu leņķi i ar mikroskopa optisko asi.
Gaismas laušanas leņķis r plāksnē ir mazāks par leņķi i, t.i. ir arī mazs, kas atbilst nosacījumam (4.5).
Darba kārtība
1. Novietojiet plāksni uz mikroskopa virsmas tā, lai līnijas A un B krustošanās punkts (sk.
Refrakcijas indekss
4.7) bija redzams.
2. Pagrieziet pacelšanas mehānisma rokturi, lai paceltu cauruli augšējā pozīcijā.
3. Skatoties caur okulāru, pagrieziet rokturi, lai vienmērīgi nolaistu mikroskopa cauruli, līdz redzamības laukā ir redzams skaidrs skrāpējuma B attēls, kas uzlikts plāksnes augšējai virsmai. Reģistrējiet ekstremitātes rādījumu b1, kas ir proporcionāls attālumam h1 no mikroskopa lēcas līdz plāksnes augšējai malai: h1 = kb1 (att.
4. Turpiniet vienmērīgi nolaist cauruli, līdz iegūstat skaidru skrāpējuma A attēlu, kas novērotājam šķiet, ka atrodas punktā C. Ierakstiet jaunu ciparnīcas rādījumu b2. Attālums h1 no lēcas līdz plāksnes augšējai virsmai ir proporcionāls b2:
h2 = kb2 (4.8. att., b).
Attālumi no punktiem B un C līdz objektīvam ir vienādi, jo novērotājs tos redz vienlīdz skaidri.
Caurules h1-h2 pārvietojums ir vienāds ar šķietamo plāksnes biezumu (Zīm.
d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4.8)
5. Izmēriet plāksnes d biezumu gājienu krustpunktā. Lai to izdarītu, novietojiet papildu stikla plāksni 2 zem pētāmās plāksnes 1 (4.9. att.) un nolaidiet mikroskopa cauruli, līdz lēca (viegli) pieskaras pētāmajai plāksnei. Ievērojiet ciparnīcas a1 rādījumu. Noņemiet pētāmo plāksni un nolaidiet mikroskopa cauruli, līdz lēca pieskaras 2. plāksnei.
Piezīmes lasīšana a2.
Pēc tam mikroskopa lēca nolaidīsies līdz augstumam, kas vienāds ar pētāmās plāksnes biezumu, t.i.
d = (a1-a2)k. (4.9)
6. Aprēķiniet plākšņu materiāla laušanas koeficientu, izmantojot formulu
n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2). (4.10)
7. Atkārtojiet visus augstākminētos mērījumus 3 - 5 reizes, aprēķiniet vidējo vērtību n, absolūtās un relatīvās kļūdas rn un rn/n.
Šķidrumu refrakcijas indeksa noteikšana, izmantojot refraktometru
Instrumentus, ko izmanto refrakcijas indeksu noteikšanai, sauc par refraktometriem.
RL refraktometra vispārējais skats un optiskais dizains ir parādīts attēlā. 4.10 un 4.11.
Šķidrumu refrakcijas indeksa mērīšana, izmantojot RL refraktometru, ir balstīta uz gaismas refrakcijas fenomenu, kas iet caur saskarni starp divām vidēm ar dažādi rādītāji refrakcija.
Gaismas stars (att.
4.11) no avota 1 (kvēlspuldze vai dienasgaismas izkliedētā gaisma) ar spoguļa 2 palīdzību caur logu ierīces korpusā tiek virzīta uz dubulto prizmu, kas sastāv no prizmas 3 un 4, kas izgatavotas no stikla ar refrakcijas koeficientu 1,540 .
Augšējās apgaismojuma prizmas 3 virsma AA (Zīm.
4.12, a) matēts un kalpo šķidruma apgaismošanai ar izkliedētu gaismu, kas plānā kārtā nogulsnējas spraugā starp prizmu 3 un 4. Gaisma, ko izkliedē matētā virsma 3, iziet cauri pētāmā šķidruma plakanparalēlajam slānim un nokrīt. uz apakšējās prizmas diagonālās virsmas BB 4 zem atšķirīgas
leņķi i diapazonā no nulles līdz 90°.
Lai izvairītos no pilnīgas iekšējās gaismas atstarošanas parādības uz sprāgstvielas virsmas, pētāmā šķidruma laušanas koeficientam jābūt mazākam par prizmas 4 stikla laušanas koeficientu, t.i.
mazāks par 1,540.
Gaismas staru, kura krišanas leņķis ir 90°, sauc par ganību.
Slīdošais stars, kas lauzts šķidrā stikla saskarnē, virzīsies prizmā 4 ar maksimālo refrakcijas leņķi r utt< 90о.
Slīdošā stara laušana punktā D (sk. 4.12. att., a) pakļaujas likumam.
nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11.)
vai nf = nst sinrpr, (4.12.)
jo sinipr = 1.
Uz prizmas 4 virsmas BC notiek gaismas staru atkārtota laušana un tad
Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)
r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)
kur a ir prizmas 4 laušanas stars.
Kopīgi risinot vienādojumu sistēmu (4.12), (4.13), (4.14), varam iegūt formulu, kas saista pētāmā šķidruma laušanas koeficientu nj ar no prizmas izplūstošā stara laušanas ierobežojošo leņķi r'pr. 4:
Ja teleskopu novieto no 4. prizmas izplūstošo staru ceļā, tad tā redzes lauka apakšējā daļa tiks izgaismota, bet augšējā daļa būs tumša. Saskarni starp gaišo un tumšo lauku veido stari ar ierobežojošu laušanas leņķi r¢pr. Šajā sistēmā nav staru, kuru laušanas leņķis ir mazāks par r¢pr (att.
Tādējādi r¢pr vērtība un chiaroscuro robežas pozīcija ir atkarīga tikai no pētāmā šķidruma refrakcijas indeksa nf, jo nst un a šajā ierīcē ir nemainīgas vērtības.
Zinot nst, a un r¢pr, jūs varat aprēķināt nl, izmantojot formulu (4.15). Praksē refraktometra skalas kalibrēšanai izmanto formulu (4.15).
Mērogā 9 (sk.
rīsi. 4.11) kreisajā pusē ir refrakcijas indeksa vērtības ld = 5893 Å. Okulāra 10 - 11 priekšā atrodas plāksnīte 8 ar atzīmi (—-).
Pārvietojot okulāru kopā ar plāksni 8 pa skalu, ir iespējams izlīdzināt atzīmi ar saskarni starp tumšo un gaišo redzes lauku.
Graduētās skalas 9 dalījums, kas sakrīt ar atzīmi, dod pētāmā šķidruma laušanas koeficienta nl vērtību. Objektīvs 6 un okulārs 10–11 veido teleskopu.
Rotējošā prizma 7 maina stara kursu, virzot to okulārā.
Stikla un pētāmā šķidruma dispersijas dēļ skaidras robežas vietā starp tumšo un gaišo lauku, novērojot baltā gaismā, tiek iegūta varavīksnes svītra. Lai novērstu šo efektu, teleskopa lēcas priekšā ir uzstādīts dispersijas kompensators 5. Kompensatora galvenā daļa ir prizma, kas ir salīmēta kopā no trim prizmām un var griezties attiecībā pret teleskopa asi.
Prizmas un to materiāla laušanas leņķus izvēlas tā, lai caur tiem bez laušanas izietu dzeltenā gaisma ar viļņa garumu lд =5893 Å. Ja uz krāsaino staru ceļa ir uzstādīta kompensējošā prizma tā, lai tās izkliede būtu vienāda pēc lieluma, bet pretēja zīmei mērprizmas un šķidruma izkliedei, tad kopējā izkliede būs nulle. Šajā gadījumā gaismas staru kūlis tiks savākts baltā starā, kura virziens sakrīt ar ierobežojošā dzeltenā stara virzienu.
Tādējādi, pagriežot kompensācijas prizmu, tiek novērsta krāsu izliešana. Kopā ar prizmu 5 dispersijas skala 12 griežas attiecībā pret stacionāro rādītāju (skat. 4.10. att.). Ekstremitātes rotācijas leņķis Z ļauj spriest par pētāmā šķidruma vidējās dispersijas vērtību.
Ciparnīcas skalai jābūt graduētai. Uzstādīšanai ir pievienots grafiks.
Darba kārtība
1. Paceliet prizmu 3, uzlieciet 2-3 pilienus testa šķidruma uz prizmas 4 un apakšējās prizmas 3 virsmas (skat. 4.10. att.).
3. Izmantojot okulāro mērķēšanu, iegūstiet asu attēlu skalā un saskarnes starp redzes laukiem.
4. Pagriežot kompensatora 5 rokturi 12, iznīciniet saskarnes krāsu starp redzes laukiem.
Pārvietojot okulāru pa skalu, izlīdziniet atzīmi (--) ar tumšā un gaišā lauka robežu un pierakstiet šķidruma indikatora vērtību.
6. Izpētiet piedāvāto šķidrumu komplektu un novērtējiet mērījuma kļūdu.
7. Pēc katra mērījuma noslaukiet prizmu virsmu ar destilētā ūdenī samērcētu filtrpapīru.
Kontroles jautājumi
1. iespēja
Definējiet vides absolūtos un relatīvos laušanas koeficientus.
2. Uzzīmējiet staru ceļu pāri divu datu nesēju saskarnei (n2> n1 un n2< n1).
3. Iegūstiet sakarību, kas saista laušanas koeficientu n ar plāksnes biezumu d un šķietamo biezumu d¢.
4. Uzdevums. Kopējā iekšējā atstarojuma ierobežojošais leņķis noteiktai vielai ir 30°.
Atrodiet šīs vielas refrakcijas indeksu.
Atbilde: n =2.
2. iespēja
1. Kas ir pilnīgas iekšējās refleksijas fenomens?
2. Aprakstiet refraktometra RL-2 uzbūvi un darbības principu.
3. Izskaidrojiet kompensatora lomu refraktometrā.
4. Uzdevums. No apaļa plosta centra līdz 10 m dziļumam tiek nolaista spuldzīte. Atrodiet plosta minimālo rādiusu, lai neviens spuldzes stars nesasniegtu virsmu.
Atbilde: R = 11,3 m.
LAUŠANAS INDEKSS, vai LAUŠANAS INDEKSS, ir abstrakts skaitlis, kas raksturo caurspīdīgas vides refrakcijas spēku. Ir noteikts refrakcijas indekss Latīņu burtsπ un tiek definēta kā stara krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu, kas no tukšuma nonāk noteiktā caurspīdīgā vidē:
n = sin α/sin β = const vai kā gaismas ātruma tukšumā attiecība pret gaismas ātrumu noteiktā caurspīdīgā vidē: n = c/νλ no tukšuma noteiktā caurspīdīgā vidē.
Refrakcijas indekss tiek uzskatīts par vides optiskā blīvuma mēru
Šādā veidā noteikto laušanas koeficientu sauc par absolūto refrakcijas indeksu, atšķirībā no relatīvā t.s.
e parāda, cik reizes gaismas izplatīšanās ātrums palēninās, mainoties tās laušanas koeficientam, ko nosaka krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu, kad stars iziet no vides no viena blīvuma uz cita blīvuma vidi. Relatīvais laušanas koeficients ir vienāds ar absolūto laušanas koeficientu attiecību: n = n2/n1, kur n1 un n2 ir pirmās un otrās vides absolūtais laušanas koeficients.
Visu ķermeņu – cieto, šķidro un gāzveida – absolūtais laušanas koeficients ir lielāks par vienotību un svārstās no 1 līdz 2, tikai retos gadījumos pārsniedzot 2.
Refrakcijas indekss ir atkarīgs gan no vides īpašībām, gan no gaismas viļņa garuma un palielinās, samazinoties viļņa garumam.
Tāpēc burtam p tiek piešķirts indekss, kas norāda, kuram viļņa garumam indikators pieder.
LAUŠANAS INDEKSS
Piemēram, TF-1 stiklam refrakcijas koeficients spektra sarkanajā daļā ir nC = 1,64210 un violetajā daļā nG' = 1,67298.
Dažu caurspīdīgu ķermeņu refrakcijas rādītāji
Gaiss - 1,000292
Ūdens - 1,334
Ēteris - 1,358
Etilspirts - 1,363
Glicerīns - 1,473
Organiskais stikls (plexiglass) - 1, 49
benzols - 1,503
(Krona stikls - 1,5163
Egle (Kanādas), balzams 1,54
Stikla smags kronis - 1, 61 26
Krama stikls - 1,6164
Oglekļa disulfīds - 1,629
Stikla smagais krams - 1, 64 75
Monobromonaftalīns - 1,66
Stikls ir smagākais krams – 1,92
Dimants - 2,42
Refrakcijas indeksa atšķirība dažādām spektra daļām ir hromatisma cēlonis, t.i.
sadalīšanās balta gaisma, izejot cauri refrakcijas daļām - lēcām, prizmām utt.
Laboratorijas darbs Nr.41
Šķidrumu refrakcijas indeksa noteikšana, izmantojot refraktometru
Darba mērķis: šķidrumu refrakcijas indeksa noteikšana ar kopējās iekšējās atstarošanas metodi, izmantojot refraktometru IRF-454B; šķīduma refrakcijas indeksa atkarības no koncentrācijas izpēte.
Uzstādīšanas apraksts
Kad nemonohromatiska gaisma tiek lauzta, tā tiek sadalīta tās sastāvdaļu krāsās spektrā.
Šī parādība ir saistīta ar vielas refrakcijas indeksa atkarību no gaismas frekvences (viļņa garuma), un to sauc par gaismas dispersiju.
Vides laušanas jaudu ir ierasts raksturot ar laušanas koeficientu viļņa garumā λ = 589,3 nm (divu tuvu dzeltenu līniju viļņu garumu vidējā vērtība nātrija tvaiku spektrā).
60. Kādas metodes vielu koncentrācijas noteikšanai šķīdumā izmanto atomu absorbcijas analīzē?
Šis refrakcijas indekss ir apzīmēts nD.
Izkliedes mērs ir vidējā izkliede, kas definēta kā starpība ( nF-nC), Kur nF- vielas refrakcijas indekss viļņa garumā λ = 486,1 nm (zila līnija ūdeņraža spektrā), nC– vielas refrakcijas indekss λ - 656,3 nm (sarkanā līnija ūdeņraža spektrā).
Vielas refrakciju raksturo relatīvās dispersijas vērtība: 
Uzziņu grāmatās parasti ir dota relatīvās dispersijas apgrieztā vērtība, t.i.
e. 
, Kur 
— dispersijas koeficients jeb Abbe skaitlis.
Iekārta šķidrumu refrakcijas indeksa noteikšanai sastāv no refraktometra IRF-454B ar indikatora mērīšanas robežām; refrakcija nD diapazonā no 1,2 līdz 1,7; testa šķidrums, salvetes prizmu virsmu noslaucīšanai.
Refraktometrs IRF-454B ir instruments, kas paredzēts šķidrumu refrakcijas indeksa tiešai mērīšanai, kā arī šķidruma vidējās dispersijas noteikšanai laboratorijas apstākļos.
Ierīces darbības princips IRF-454B pamatojoties uz pilnīgas gaismas iekšējās atstarošanas fenomenu.
Ierīces shematiskā diagramma ir parādīta attēlā. 1.
Testējamo šķidrumu novieto starp abām prizmas 1 un 2 virsmām. Prizma 2 ar labi pulētu malu AB ir mērīšana, un prizma 1 ar matētu malu A1 IN1 - apgaismojums. Gaismas avota stari krīt uz malas A1 AR1 , lūzt, nokrist uz matētas virsmas A1 IN1 un ir izkaisīti pa šo virsmu.
Tad tie iziet cauri pētāmā šķidruma slānim un sasniedz virsmu. AB prizmas 2.
|
|
Saskaņā ar refrakcijas likumu 
, Kur 
Un 
ir attiecīgi staru laušanas leņķi šķidrumā un prizmā.
Palielinoties krišanas leņķim refrakcijas leņķis arī palielinās un sasniedz maksimālo vērtību 
, Kad 
, T.
e. kad šķidrumā esošais stars slīd virs virsmas AB. Tāpēc 
. Tādējādi stari, kas izplūst no prizmas 2, ir ierobežoti līdz noteiktam leņķim 
.
Stari, kas lielos leņķos nāk no šķidruma prizmā 2, saskarnē pilnībā atstarojas AB un nelaiž cauri prizmai.
Attiecīgā ierīce pārbauda šķidrumus, refrakcijas indeksu 
kas ir mazāks par refrakcijas indeksu 
prizma 2, tāpēc prizmā iekļūs visu virzienu stari, kas lauzti uz šķidruma un stikla robežas.
Acīmredzot tiks aptumšota tā prizmas daļa, kas atbilst stariem, kas neizgāja cauri. Caur teleskopu 4, kas atrodas no prizmas izplūstošo staru ceļā, var novērot redzes lauka sadalījumu gaišajā un tumšajā daļā.
Pagriežot prizmu sistēmu 1-2, saskarne starp gaišo un tumšo lauku tiek izlīdzināta ar teleskopa okulāra vītņu krustu. Prizmu 1-2 sistēma ir savienota ar skalu, kas ir kalibrēta refrakcijas indeksa vērtībās.
Skala atrodas caurules redzes lauka apakšējā daļā un, apvienojot redzes lauka posmu ar vītņu krustu, dod atbilstošo šķidruma refrakcijas indeksa vērtību .
Izkliedes dēļ redzes lauka saskarne baltā gaismā būs krāsaina. Krāsojuma novēršanai, kā arī testējamās vielas vidējās dispersijas noteikšanai izmanto 3. kompensatoru, kas sastāv no divām līmētām tiešās redzamības prizmu sistēmām (Amichi prizmas).
Prizmas var vienlaikus pagriezt dažādos virzienos, izmantojot precīzu rotējošu mehānisku ierīci, tādējādi mainot paša kompensatora izkliedi un novēršot redzamā lauka malas krāsojumu. optiskā sistēma 4. Ar kompensatoru ir piesaistīts cilindrs ar skalu, ar kuru nosaka dispersijas parametru, kas dod iespēju aprēķināt vielas vidējo izkliedi.
Darba kārtība
Noregulējiet ierīci tā, lai gaisma no avota (kvēlspuldze) nonāktu apgaismojuma prizmā un vienmērīgi apgaismotu redzes lauku.
2. Atveriet mērīšanas prizmu.
Izmantojot stikla stienīti, uz tās virsmas uzklājiet dažus pilienus ūdens un uzmanīgi aizveriet prizmu. Atstarpe starp prizmām vienmērīgi jāaizpilda ar plānu ūdens kārtu (pievērsiet tam īpašu uzmanību).
Izmantojot ierīces skrūvi ar skalu, novērsiet redzes lauka krāsojumu un iegūstiet asu robežu starp gaismu un ēnu. Izmantojot citu skrūvi, izlīdziniet to ar instrumenta okulāra atskaites krustu. Nosakiet ūdens refrakcijas indeksu, izmantojot okulāra skalu ar tūkstošdaļu precizitāti.
Salīdziniet iegūtos rezultātus ar atsauces datiem par ūdeni. Ja starpība starp izmērīto refrakcijas indeksu un tabulā norādīto nepārsniedz ± 0,001, tad mērījums veikts pareizi.
1. vingrinājums
1. Sagatavojiet galda sāls šķīdumu ( NaCl) ar koncentrāciju tuvu šķīdības robežai (piemēram, C = 200 g/litrā).
Izmēra iegūtā šķīduma refrakcijas indeksu.
3. Šķīdumu atšķaidot veselu skaitu reižu, iegūst indikatora atkarību; refrakciju uz šķīduma koncentrāciju un aizpildiet tabulu. 1.
1. tabula
Vingrinājums. Kā tikai atšķaidot iegūt šķīduma koncentrāciju, kas vienāda ar 3/4 no maksimālās (sākotnējās)?
Izveidojiet atkarības grafiku n=n(C). Eksperimentālo datu tālāka apstrāde tiek veikta saskaņā ar skolotāja norādījumiem.
Eksperimentālo datu apstrāde
a) Grafiskā metode
Nosakiet pēc grafika slīpums IN, kas eksperimentālos apstākļos raksturos izšķīdušo vielu un šķīdinātāju.
2. Izmantojot grafiku, nosakiet šķīduma koncentrāciju NaCl iedod laborants.
b) Analītiskā metode
Aprēķiniet, izmantojot mazāko kvadrātu metodi A, IN Un SB.
Pamatojoties uz atrastajām vērtībām A Un IN noteikt vidējo 
šķīduma koncentrācija NaCl iedod laborants
Kontroles jautājumi
Gaismas izkliede. Kāda ir atšķirība starp parasto dispersiju un anomālo dispersiju?
2. Kas ir pilnīgas iekšējās refleksijas fenomens?
3. Kāpēc šis uzstādījums nevar izmērīt šķidruma refrakcijas indeksu, kas ir lielāks par prizmas refrakcijas indeksu?
4. Kāpēc prizmas seja A1 IN1 vai viņi to padara matētu?
Degradācija, indekss
Psiholoģiskā enciklopēdija
Veids, kā novērtēt garīgās degradācijas pakāpi! funkcijas, ko mēra ar Wechsler-Bellevue testu. Indekss ir balstīts uz novērojumu, ka dažas testā izmērītās spējas ar vecumu samazinās, bet citas ne.
Rādītājs
Psiholoģiskā enciklopēdija
- indekss, vārdu, titulu reģistrs uc Psiholoģijā - digitāls rādītājs kvantitatīvai novērtēšanai, parādību raksturošanai.
No kā ir atkarīgs vielas refrakcijas indekss?
Rādītājs
Psiholoģiskā enciklopēdija
1. Lielākā daļa vispārīga nozīme: jebkas, ko izmanto, lai atzīmētu, identificētu vai virzītu; norādes, uzraksti, zīmes vai simboli. 2. Formula vai skaitlis, kas bieži izteikts kā koeficients, kas parāda kādu saistību starp vērtībām vai mērījumiem vai starp...
Sabiedriskums, indekss
Psiholoģiskā enciklopēdija
Pazīme, kas pauž cilvēka sabiedriskumu. Piemēram, sociogramma, cita starpā, sniedz dažādu grupas dalībnieku sabiedriskuma novērtējumu.
Atlase, rādītājs
Psiholoģiskā enciklopēdija
Formula, lai novērtētu konkrēta testa vai testa priekšmeta spēku indivīdu atšķiršanā.
Uzticamība, indekss
Psiholoģiskā enciklopēdija
Statistika, kas nodrošina korelācijas novērtējumu starp faktiskajām vērtībām, kas iegūtas no testa, un teorētiski pareizajām vērtībām.
Šis indekss ir norādīts kā r vērtība, kur r ir aprēķinātais ticamības koeficients.
Veiktspējas prognozēšana, indekss
Psiholoģiskā enciklopēdija
Mērījums tam, cik lielā mērā zināšanas par vienu mainīgo var izmantot, lai prognozētu citu mainīgo, ņemot vērā, ka ir zināma korelācija starp mainīgajiem. Parasti simboliskā formā to izsaka kā E, indeksu attēlo kā 1 -((...
Vārdi, rādītājs
Psiholoģiskā enciklopēdija
Vispārīgs termins, kas apzīmē jebkuru sistemātisku vārdu sastopamības biežumu rakstītajā un/vai runātajā valodā.
Bieži vien šādi rādītāji attiecas tikai uz konkrētām valodu jomām, piemēram, pirmās klases mācību grāmatām, vecāku un bērnu mijiedarbību. Tomēr aplēses ir zināmas...
Ķermeņa struktūras, indekss
Psiholoģiskā enciklopēdija
Eizenka ierosinātais ķermeņa mērījums, pamatojoties uz augstuma attiecību pret krūšu apkārtmēru.
Tos, kuru rezultāti bija "normālā" diapazonā, sauca par mezomorfiem, tos, kas bija standarta novirzes robežās vai virs vidējā, sauca par leptomorfiem, bet tos, kas bija standarta novirzes robežās vai...
LEKCIJAI Nr.24
"INSTRUMENTĀLĀS ANALĪZES METODES"
REFRAKTOMETRIJA.
Literatūra:
1. V.D. Ponomarevs “Analītiskā ķīmija” 1983 246-251
2. A.A. Iščenko “Analītiskā ķīmija” 2004 181.-184.lpp.
REFRAKTOMETRIJA.
Refraktometrija ir viena no vienkāršākajām fiziskās metodes analīze, izmantojot minimālu analizējamās vielas daudzumu, un tiek veikta ļoti īsā laikā.
Refraktometrija- metode, kuras pamatā ir refrakcijas vai laušanas fenomens t.i.
mainot gaismas izplatīšanās virzienu, pārejot no vienas vides uz otru.
Refrakcija, kā arī gaismas absorbcija ir tās mijiedarbības ar vidi sekas.
Vārds refraktometrija nozīmē mērīšana gaismas laušana, ko novērtē pēc laušanas koeficienta vērtības.
Refrakcijas indeksa vērtība n atkarīgs
1) par vielu un sistēmu sastāvu,
2) no fakta kādā koncentrācijā un ar kādām molekulām savā ceļā sastopas gaismas stars, jo
gaismas iedarbībai pakļautas molekulas dažādas vielas polarizēts atšķirīgi. Uz šīs atkarības ir balstīta refraktometriskā metode.
Šai metodei ir vairākas priekšrocības, kā rezultātā tā ir atradusi plašu pielietojumu gan ķīmiskajos pētījumos, gan tehnoloģisko procesu kontrolē.
1) Refrakcijas indeksu mērīšana ir ļoti vienkāršs process, kas tiek veikts precīzi un ar minimālu laiku un vielas daudzumu.
2) Parasti refraktometri nodrošina precizitāti līdz 10%, nosakot gaismas refrakcijas indeksu un analizējamās vielas saturu.
Refraktometrijas metodi izmanto, lai kontrolētu autentiskumu un tīrību, identificētu atsevišķas vielas, noteiktu organisko un neorganiskie savienojumi pētot risinājumus.
Refraktometriju izmanto, lai noteiktu divkomponentu šķīdumu sastāvu un trīskāršām sistēmām.
Metodes fiziskais pamats
PLAUŠANAS INDEKSS.
Gaismas stara novirze no sākotnējā virziena, kad tas pāriet no vienas vides uz citu, jo lielāka lielāka atšķirība gaismas izplatīšanās ātrumā divos
šīs vides.
Apskatīsim gaismas stara laušanu pie jebkura divu caurspīdīgu nesēju I un II robežas (sk.
Rīsi.). Vienosimies, ka II videi ir lielāka laušanas spēja un tāpēc n1 Un n2— parāda atbilstošās vides refrakciju. Ja vide I nav vakuums vai gaiss, tad gaismas staru kūļa grēka krišanas leņķa attiecība pret refrakcijas sin leņķi dos relatīvā laušanas koeficienta vērtību n rel. Vērtība n rel.
Kāds ir stikla laušanas koeficients? Un kad jums tas ir jāzina?
var definēt arī kā aplūkojamo nesēju refrakcijas koeficientu attiecību.
notrel. = —— = —
Refrakcijas indeksa vērtība ir atkarīga no
1) vielu raksturs
Vielas raksturu šajā gadījumā nosaka tās molekulu deformējamības pakāpe gaismas ietekmē - polarizējamības pakāpe.
Jo intensīvāka ir polarizējamība, jo spēcīgāka ir gaismas laušana.
2)krītošās gaismas viļņa garums
Refrakcijas indeksa mērījumu veic pie gaismas viļņa garuma 589,3 nm (nātrija spektra līnija D).
Refrakcijas indeksa atkarību no gaismas viļņa garuma sauc par dispersiju.
Jo īsāks viļņa garums, jo lielāka ir refrakcija. Tāpēc dažāda viļņa garuma stari laužas atšķirīgi.
3)temperatūra , kurā tiek veikts mērījums. Priekšnoteikums refrakcijas indeksa noteikšanai ir atbilstība temperatūras režīms. Parasti noteikšanu veic 20±0,30C temperatūrā.
Temperatūrai paaugstinoties, refrakcijas indekss samazinās, temperatūrai pazeminoties, tas palielinās..
Temperatūras efektu korekciju aprēķina, izmantojot šādu formulu:
nt=n20+ (20-t) 0,0002, kur
nt – Uz redzēšanos refrakcijas indekss noteiktā temperatūrā,
n20-refrakcijas indekss pie 200C
Temperatūras ietekme uz gāzu un šķidrumu refrakcijas rādītājiem ir saistīta ar to tilpuma izplešanās koeficientu vērtībām.
Visu gāzu un šķidrumu tilpums karsējot palielinās, blīvums samazinās un līdz ar to indikators samazinās
Refrakcijas indekss, ko mēra 200C temperatūrā un gaismas viļņa garums 589,3 nm, tiek apzīmēts ar indeksu. nD20
Viendabīgas divkomponentu sistēmas refrakcijas indeksa atkarība no tās stāvokļa tiek noteikta eksperimentāli, nosakot laušanas koeficientu vairākām standarta sistēmām (piemēram, šķīdumiem), kuru komponentu saturs ir zināms.
4) vielas koncentrācija šķīdumā.
Daudziem ūdens šķīdumi vielām, refrakcijas koeficienti dažādās koncentrācijās un temperatūrās tiek droši izmērīti, un šajos gadījumos var izmantot atsauces datus refraktometriskās tabulas.
Prakse rāda, ka gadījumos, kad izšķīdušās vielas saturs nepārsniedz 10-20%, kopā ar grafisko metodi daudzos gadījumos ir iespējams izmantot lineārais vienādojums veids:
n=nē+FC,
n-šķīduma refrakcijas indekss,
Nē ir tīra šķīdinātāja refrakcijas indekss,
C— izšķīdušās vielas koncentrācija, %
F-empīriskais koeficients, kura vērtība ir atrasta
nosakot zināmas koncentrācijas šķīdumu refrakcijas indeksu.
REFRAKTOMETRI.
Refraktometri ir instrumenti, ko izmanto refrakcijas indeksa mērīšanai.
Ir 2 veidu šīs ierīces: Abbe tipa un Pulfrich tipa refraktometrs. Abos gadījumos mērījumi ir balstīti uz maksimālā refrakcijas leņķa noteikšanu. Praksē tiek izmantoti refraktometri dažādas sistēmas: laboratorija-RL, universālais RLU u.c.
Destilēta ūdens refrakcijas indekss ir n0 = 1,33299, bet praktiski šis rādītājs tiek ņemts par atsauci kā n0 =1,333.
Refraktometru darbības princips ir balstīts uz laušanas koeficienta noteikšanu ar ierobežojošā leņķa metodi (gaismas kopējā atstarošanas leņķi).
Rokas refraktometrs
Abbe refraktometrs
LEKCIJAI Nr.24
"INSTRUMENTĀLĀS ANALĪZES METODES"
REFRAKTOMETRIJA.
Literatūra:
1. V.D. Ponomarevs “Analītiskā ķīmija” 1983 246-251
2. A.A. Iščenko “Analītiskā ķīmija” 2004 181.-184.lpp.
REFRAKTOMETRIJA.
Refraktometrija ir viena no vienkāršākajām fizikālajām analīzes metodēm, izmantojot minimālu analizējamās vielas daudzumu, un to veic ļoti īsā laikā.
Refraktometrija- metode, kuras pamatā ir refrakcijas vai laušanas fenomens t.i. mainot gaismas izplatīšanās virzienu, pārejot no vienas vides uz otru.
Refrakcija, kā arī gaismas absorbcija ir tās mijiedarbības ar vidi sekas. Vārds refraktometrija nozīmē mērīšana gaismas laušana, ko novērtē pēc laušanas koeficienta vērtības.
Refrakcijas indeksa vērtība n atkarīgs
1) par vielu un sistēmu sastāvu,
2) no fakta kādā koncentrācijā un ar kādām molekulām savā ceļā sastopas gaismas stars, jo Gaismas ietekmē dažādu vielu molekulas polarizējas atšķirīgi. Uz šīs atkarības ir balstīta refraktometriskā metode.
Šai metodei ir vairākas priekšrocības, kā rezultātā tā ir atradusi plašu pielietojumu gan ķīmiskajos pētījumos, gan tehnoloģisko procesu kontrolē.
1) Refrakcijas indeksu mērīšana ir ļoti vienkāršs process, kas tiek veikts precīzi un ar minimālu laiku un vielas daudzumu.
2) Parasti refraktometri nodrošina precizitāti līdz 10%, nosakot gaismas refrakcijas indeksu un analizējamās vielas saturu.
Refraktometrijas metodi izmanto autentiskuma un tīrības kontrolei, atsevišķu vielu identificēšanai, kā arī organisko un neorganisko savienojumu struktūras noteikšanai, pētot šķīdumus. Refraktometriju izmanto, lai noteiktu divkomponentu šķīdumu sastāvu un trīskāršām sistēmām.
Metodes fiziskais pamats
PLAUŠANAS INDEKSS.
Jo lielāka ir atšķirība starp gaismas izplatīšanās ātrumu abos, jo lielāka ir gaismas stara novirze no sākotnējā virziena, kad tas pāriet no vienas vides uz otru.
šīs vides.
Aplūkosim gaismas stara laušanu pie jebkuras divas caurspīdīgas vides I un II robežas (sk. att.). Vienosimies, ka II videi ir lielāka laušanas spēja un tāpēc n 1 Un n 2- parāda atbilstošās vides refrakciju. Ja vide I nav vakuums vai gaiss, tad gaismas staru kūļa grēka krišanas leņķa attiecība pret refrakcijas sin leņķi dos relatīvā laušanas koeficienta vērtību n rel. Vērtība n rel. var definēt arī kā aplūkojamo nesēju refrakcijas koeficientu attiecību.
n rel. = ----- = ---
Refrakcijas indeksa vērtība ir atkarīga no
1) vielu raksturs
Vielas raksturu šajā gadījumā nosaka tās molekulu deformējamības pakāpe gaismas ietekmē - polarizējamības pakāpe. Jo intensīvāka ir polarizējamība, jo spēcīgāka ir gaismas laušana.
2)krītošās gaismas viļņa garums
Refrakcijas indeksa mērījumu veic pie gaismas viļņa garuma 589,3 nm (nātrija spektra līnija D).
Refrakcijas indeksa atkarību no gaismas viļņa garuma sauc par dispersiju. Jo īsāks viļņa garums, jo lielāka ir refrakcija. Tāpēc dažāda viļņa garuma stari laužas atšķirīgi.
3)temperatūra , kurā tiek veikts mērījums. Refrakcijas koeficienta noteikšanas priekšnoteikums ir temperatūras režīma ievērošana. Parasti noteikšanu veic 20±0,3 0 C temperatūrā.
Temperatūrai paaugstinoties, refrakcijas indekss samazinās, temperatūrai pazeminoties, tas palielinās..
Temperatūras efektu korekciju aprēķina, izmantojot šādu formulu:
n t = n 20 + (20-t) 0,0002, kur
n t – Uz redzēšanos refrakcijas indekss noteiktā temperatūrā,
n 20 - laušanas koeficients 20 0 C temperatūrā
Temperatūras ietekme uz gāzu un šķidrumu refrakcijas rādītājiem ir saistīta ar to tilpuma izplešanās koeficientu vērtībām. Visu gāzu un šķidrumu tilpums karsējot palielinās, blīvums samazinās un līdz ar to indikators samazinās
Refrakcijas indekss, kas mērīts 20 0 C temperatūrā un gaismas viļņa garums 589,3 nm, tiek apzīmēts ar indeksu. n D 20
Viendabīgas divkomponentu sistēmas refrakcijas indeksa atkarība no tās stāvokļa tiek noteikta eksperimentāli, nosakot laušanas koeficientu vairākām standarta sistēmām (piemēram, šķīdumiem), kuru komponentu saturs ir zināms.
4) vielas koncentrācija šķīdumā.
Daudziem vielu ūdens šķīdumiem tiek droši izmērīti refrakcijas rādītāji dažādās koncentrācijās un temperatūrās, un šajos gadījumos var izmantot atsauces grāmatas. refraktometriskās tabulas. Prakse rāda, ka gadījumos, kad izšķīdušās vielas saturs nepārsniedz 10-20%, kopā ar grafisko metodi daudzos gadījumos ir iespējams izmantot lineārais vienādojums, piemēram:
n=n o +FC,
n-šķīduma refrakcijas indekss,
Nē- tīra šķīdinātāja refrakcijas indekss,
C- izšķīdušās vielas koncentrācija, %
F-empīriskais koeficients, kura vērtība ir atrasta
nosakot zināmas koncentrācijas šķīdumu refrakcijas indeksu.
REFRAKTOMETRI.
Refraktometri ir instrumenti, ko izmanto refrakcijas indeksa mērīšanai. Ir 2 veidu šīs ierīces: Abbe tipa un Pulfrich tipa refraktometrs. Abos gadījumos mērījumi ir balstīti uz maksimālā refrakcijas leņķa noteikšanu. Praksē tiek izmantoti dažādu sistēmu refraktometri: laboratorijas-RL, universālie RL utt.
Destilēta ūdens refrakcijas indekss ir n 0 = 1,33299, bet praktiski šis rādītājs tiek ņemts par atsauci kā n 0 =1,333.
Refraktometru darbības princips ir balstīts uz laušanas koeficienta noteikšanu ar ierobežojošā leņķa metodi (gaismas kopējā atstarošanas leņķi).
Rokas refraktometrs
Abbe refraktometrs
8. klases fizikas kursā jūs uzzinājāt par gaismas laušanas fenomenu. Tagad jūs zināt, ka gaisma ir noteikta frekvenču diapazona elektromagnētiskie viļņi. Pamatojoties uz zināšanām par gaismas dabu, jūs varat saprast refrakcijas fizisko cēloni un izskaidrot daudzas citas ar to saistītās gaismas parādības.
Rīsi. 141. Pārejot no vienas vides uz otru, stars laužas, t.i., maina izplatīšanās virzienu
Saskaņā ar gaismas laušanas likumu (141. att.):
- krītošie, lauztie un perpendikulāri stari, kas novilkti uz saskarni starp divām vidēm stara krišanas punktā, atrodas vienā plaknē; krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība šīm divām vidēm
kur n 21 ir otrās vides relatīvais refrakcijas koeficients attiecībā pret pirmo.
Ja stars no vakuuma nonāk jebkurā vidē, tad
kur n ir otrās vides absolūtais laušanas koeficients (vai vienkārši refrakcijas indekss). Šajā gadījumā pirmais “vide” ir vakuums, kura absolūtā vērtība tiek uzskatīta par vienotību.
Gaismas laušanas likumu eksperimentāli atklāja holandiešu zinātnieks Vilebords Snelliuss 1621. gadā. Likums tika formulēts traktātā par optiku, kas tika atrasts zinātnieka rakstos pēc viņa nāves.
Pēc Snella atklājuma vairāki zinātnieki izvirzīja hipotēzi, ka gaismas laušana ir saistīta ar tās ātruma izmaiņām, šķērsojot divu vidiņu robežu. Šīs hipotēzes pamatotību apstiprināja teorētiskie pierādījumi, ko neatkarīgi veica franču matemātiķis Pjērs Fermā (1662. gadā) un holandiešu fiziķis Kristians Haigenss (1690. gadā). Viņi dažādos veidos nonāca pie viena un tā paša rezultāta, kas to pierāda
- krišanas leņķa sinusa attiecība pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība šiem diviem medijiem, kas ir vienāda ar gaismas ātrumu attiecību šajos medijos:
(3)
No (3) vienādojuma izriet, ka, ja laušanas leņķis β ir mazāks par krišanas leņķi a, tad noteiktas frekvences gaisma otrajā vidē izplatās lēnāk nekā pirmajā, t.i., V 2 Attiecība starp (3) vienādojumā iekļautajiem daudzumiem kalpoja par pārliecinošu iemeslu cita formulējuma rašanās relatīvā refrakcijas indeksa definīcijai: n 21 = v 1 / v 2 (4) Ļaujiet gaismas staram pāriet no vakuuma kādā vidē. Aizstājot v1 vienādojumā (4) ar gaismas ātrumu vakuumā c un v 2 ar gaismas ātrumu vidē v, iegūstam (5) vienādojumu, kas ir absolūtā laušanas koeficienta definīcija: Saskaņā ar (4) un (5) vienādojumu n 21 parāda, cik reizes mainās gaismas ātrums, kad tā pāriet no vienas vides uz otru, un n - pārejot no vakuuma uz vidi. Šī ir refrakcijas indeksu fiziskā nozīme. Jebkuras vielas absolūtā laušanas koeficienta n vērtība ir lielāka par vienu (to apstiprina fizisko uzziņu grāmatu tabulās ietvertie dati). Tad saskaņā ar (5) vienādojumu c/v > 1 un c > v, t.i., gaismas ātrums jebkurā vielā ir mazāks par gaismas ātrumu vakuumā. Nesniedzot stingrus pamatojumus (tie ir sarežģīti un apgrūtinoši), mēs atzīmējam, ka gaismas ātruma samazināšanās iemesls tās pārejā no vakuuma uz vielu ir gaismas viļņa mijiedarbība ar vielas atomiem un molekulām. Jo lielāks ir vielas optiskais blīvums, jo spēcīgāka šī mijiedarbība, jo mazāks gaismas ātrums un augstāks laušanas koeficients. Tādējādi gaismas ātrumu vidē un absolūto laušanas koeficientu nosaka šīs vides īpašības. Pamatojoties uz vielu refrakcijas koeficientu skaitliskajām vērtībām, var salīdzināt to optiskos blīvumus. Piemēram, dažāda veida stikla laušanas koeficients svārstās no 1,470 līdz 2,040, bet ūdens laušanas koeficients ir 1,333. Tas nozīmē, ka stikls ir vidēji optiski blīvāks par ūdeni. Pievērsīsimies 142. attēlam, ar kura palīdzību varam izskaidrot, kāpēc uz divu mediju robežas, mainoties ātrumam, mainās arī gaismas viļņa izplatīšanās virziens. Rīsi. 142. Gaismas viļņiem pārejot no gaisa uz ūdeni, gaismas ātrums samazinās, viļņa priekšpuse un līdz ar to arī ātrums maina virzienu. Attēlā parādīts gaismas vilnis, kas no gaisa pāriet ūdenī un krīt uz saskarnes starp šīm vidēm leņķī a. Gaisā gaisma pārvietojas ar ātrumu v 1, bet ūdenī ar mazāku ātrumu v 2. Viļņa punkts A sasniedz robežu pirmais. Laika posmā Δt punkts B, pārvietojoties gaisā ar tādu pašu ātrumu v 1, sasniegs punktu B." Tajā pašā laikā punkts A, pārvietojoties ūdenī ar mazāku ātrumu v 2, nobrauks mazāku attālumu. , sasniedzot tikai punktu A." Šajā gadījumā tā sauktā AB viļņa fronte ūdenī tiks pagriezta noteiktā leņķī attiecībā pret AB viļņa priekšpusi gaisā. Un ātruma vektors (kas vienmēr ir perpendikulārs viļņa priekšpusei un sakrīt ar tā izplatīšanās virzienu) griežas, tuvojoties taisnei OO", perpendikulāri saskarnei starp nesējiem. Šajā gadījumā laušanas leņķis β izrādās mazāks par krišanas leņķi α Tā notiek gaismas laušana. No attēla arī skaidri redzams, ka, pārejot uz citu vidi un pagriežot viļņa fronti, mainās arī viļņa garums: pārejot uz optiski blīvāku vidi, ātrums samazinās, samazinās arī viļņa garums (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны. Nodarbība 25/III-1 Gaismas izplatīšanās dažādos medijos. Gaismas laušana divu datu nesēju saskarnē. Jauna materiāla apgūšana. Līdz šim mēs esam apsvēruši gaismas izplatīšanos vienā vidē, kā parasti - gaisā. Gaisma var izplatīties dažādos medijos: pārvietoties no vienas vides uz otru; Krituma vietās stari ne tikai atstarojas no virsmas, bet arī daļēji iziet cauri. Šādas pārejas izraisa daudzas skaistas un interesantas parādības. Gaismas izplatīšanās virziena maiņu, kas šķērso divu vides robežu, sauc par gaismas laušanu. Daļa no gaismas stara, kas krīt uz saskarnes starp diviem caurspīdīgiem medijiem, tiek atspoguļota, un daļa pāriet citā vidē. Šajā gadījumā mainās gaismas stara virziens, kas pārgājis citā vidē. Tāpēc parādību sauc par refrakciju, un staru sauc par refrakciju. 1 – krītošais stars 2 – atstarots stars 3 – lauztais stars α β OO 1 – saskarne starp diviem medijiem MN - perpendikulārs O O 1 Leņķi, ko veido stars un perpendikulārs saskarnei starp divām vidēm, kas nolaists līdz stara krišanas punktam, sauc par laušanas leņķi. γ (gamma). Gaisma vakuumā pārvietojas ar ātrumu 300 000 km/s. Jebkurā vidē gaismas ātrums vienmēr ir mazāks nekā vakuumā. Tāpēc, gaismai pārejot no vienas vides uz otru, tās ātrums samazinās un tas izraisa gaismas laušanu. Jo mazāks gaismas izplatīšanās ātrums dotajā vidē, jo lielāks ir šīs vides optiskais blīvums. Piemēram, gaisam ir lielāks optiskais blīvums nekā vakuumam, jo gaismas ātrums gaisā ir nedaudz mazāks nekā vakuumā. Ūdens optiskais blīvums ir lielāks par gaisa optisko blīvumu, jo gaismas ātrums gaisā ir lielāks nekā ūdenī. Jo vairāk atšķiras divu datu nesēju optiskais blīvums, jo vairāk gaismas tiek lauztas to saskarnē. Jo vairāk gaismas ātrums mainās divu datu nesēju saskarnē, jo vairāk tas laužas. Katrai caurspīdīgai vielai ir tik svarīga nozīme fiziskā īpašība, kā gaismas laušanas koeficients n. Tas parāda, cik reizes gaismas ātrums noteiktā vielā ir mazāks nekā vakuumā. Viela Viela Viela Akmens sāls Terpentīns Ciedru eļļa Etanols Glicerīns Pleksistikls Stikls (viegls) Oglekļa disulfīds Attiecība starp krišanas leņķi un refrakcijas leņķi ir atkarīga no katras vides optiskā blīvuma. Ja gaismas stars pāriet no vides ar mazāku optisko blīvumu uz vidi ar lielāku optisko blīvumu, tad laušanas leņķis būs mazāks par krišanas leņķi. Ja gaismas stars nāk no vides ar lielāku optisko blīvumu, tad laušanas leņķis būs mazāks par krišanas leņķi. Ja gaismas stars pāriet no vides ar lielāku optisko blīvumu vidē ar mazāku optisko blīvumu, tad laušanas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi. Tas ir, ja n 1 Gaismas laušanas likums : Krītošais stars, lauztais stars un perpendikuls saskarnei starp abām vidēm staru kūļa krišanas punktā atrodas vienā plaknē. Attiecību starp krišanas leņķi un laušanas leņķi nosaka formula. kur ir krišanas leņķa sinuss un ir laušanas leņķa sinuss. Grādi Grādi Grādi Gaismas laušanas likumu pirmais formulēja holandiešu astronoms un matemātiķis V. Sneliuss ap 1626. gadu, Leidenes universitātes profesors (1613). 16. gadsimtā optika bija ultramoderna zinātne No stikla lodītes, kas pildīta ar ūdeni, kas tika izmantota kā lēca, radās palielināmais stikls. Un no tā viņi izgudroja teleskopu un mikroskopu. Tolaik Nīderlandei bija nepieciešami teleskopi, lai apskatītu krastu un laicīgi aizbēgtu no ienaidniekiem. Tieši optika nodrošināja navigācijas panākumus un uzticamību. Tāpēc Nīderlandē daudzus zinātniekus interesēja optika. Holandietis Skels Van Rūiens (Snelius) novēroja, kā spogulī atspīd plāns gaismas stars. Viņš izmērīja krišanas leņķi un atstarošanas leņķi un konstatēja: atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi. Viņam pieder arī gaismas atstarošanas likumi. Viņš secināja gaismas laušanas likumu. Apskatīsim gaismas laušanas likumu. Tas satur otrās vides relatīvo refrakcijas indeksu attiecībā pret pirmo, ja otrajai ir lielāks optiskais blīvums. Ja gaisma laužas un iet caur vidi ar mazāku optisko blīvumu, tad α< γ,
тогда Ja pirmā vide ir vakuums, tad n 1 =1, tad . Šo rādītāju sauc par otrās vides absolūto refrakcijas indeksu: kur ir gaismas ātrums vakuumā, gaismas ātrums noteiktā vidē. Gaismas laušanas sekas Zemes atmosfērā ir fakts, ka mēs redzam Sauli un zvaigznes nedaudz augstāk par to faktisko stāvokli. Ar gaismas laušanu var izskaidrot mirāžu, varavīksņu parādīšanos... gaismas laušanas fenomens ir skaitlisko optisko ierīču darbības principa pamatā: mikroskops, teleskops, kamera.
Jautājumi
Vingrinājums
Gaismas refrakcijas indekss
Sinusu un tangenšu vērtība leņķiem no 0 līdz 900
