Tento článok odhaľuje podstatu takej koncepcie optiky, ako je index lomu. Uvádzajú sa vzorce na získanie tejto hodnoty, uvádza sa stručný prehľad aplikácie javu lomu elektromagnetickej vlny.

Schopnosť vidieť a index lomu

Na úsvite civilizácie si ľudia kládli otázku: ako vidí oko? Predpokladalo sa, že človek vyžaruje lúče, ktoré cítia okolité predmety, alebo naopak, všetky veci takéto lúče vyžarujú. Odpoveď na túto otázku dostala v sedemnástom storočí. Je obsiahnutý v optike a súvisí s tým, čo je index lomu. Svetlo, ktoré sa odráža od rôznych nepriehľadných povrchov a láme sa na hranici s priehľadnými, dáva človeku príležitosť vidieť.

Svetlo a index lomu

Naša planéta je zahalená svetlom Slnka. A práve s vlnovou povahou fotónov je spojený taký pojem ako absolútny index lomu. Keď sa fotón šíri vo vákuu, nenarazí na žiadne prekážky. Na planéte sa svetlo stretáva s mnohými rôznymi hustejšími médiami: atmosférou (zmes plynov), vodou, kryštálmi. Keďže ide o elektromagnetickú vlnu, fotóny svetla majú vo vákuu jednu fázovú rýchlosť (označené ako c) a v životnom prostredí - iné (označené v). Pomer prvého a druhého je to, čo sa nazýva absolútny index lomu. Vzorec vyzerá takto: n = c / v.

Fázová rýchlosť

Stojí za to uviesť definíciu fázovej rýchlosti elektromagnetického média. Inak pochopte, čo je index lomu n, je zakázané. Fotón svetla je vlna. Dá sa teda reprezentovať ako balík energie, ktorý osciluje (predstavte si segment sínusoidy). Fáza - toto je segment sínusoidy, ktorý vlna prechádza v danom čase (pripomeňme, že je to dôležité pre pochopenie takej veličiny, ako je index lomu).

Fáza môže byť napríklad maximálne sínusoida alebo nejaký segment jej sklonu. Fázová rýchlosť vlny je rýchlosť, ktorou sa daná fáza pohybuje. Ako vysvetľuje definícia indexu lomu, pre vákuum a pre médium sa tieto hodnoty líšia. Navyše, každé prostredie má svoju vlastnú hodnotu tejto veličiny. Akákoľvek transparentná zlúčenina, bez ohľadu na jej zloženie, má index lomu odlišný od všetkých ostatných látok.

Absolútny a relatívny index lomu

Vyššie už bolo ukázané, že absolútna hodnota sa meria vzhľadom na vákuum. Na našej planéte je to však ťažké: svetlo častejšie dopadá na hranicu vzduchu a vody či kremeňa a spinelu. Pre každé z týchto médií, ako je uvedené vyššie, je index lomu odlišný. Vo vzduchu sa fotón svetla pohybuje jedným smerom a má jednu fázovú rýchlosť (v 1), ale keď vstúpi do vody, zmení smer šírenia a fázovú rýchlosť (v 2). Oba tieto smery však ležia v rovnakej rovine. Je to veľmi dôležité pre pochopenie toho, ako sa obraz okolitého sveta vytvára na sietnici oka alebo na matrici fotoaparátu. Pomer dvoch absolútnych hodnôt udáva relatívny index lomu. Vzorec vyzerá takto: n 12 \u003d v 1 / v 2.

Ale čo keď svetlo naopak vychádza z vody a dostáva sa do vzduchu? Potom bude táto hodnota určená vzorcom n 21 = v 2 / v 1. Pri vynásobení relatívnych indexov lomu dostaneme n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1. Tento pomer platí pre akýkoľvek pár médií. Relatívny index lomu možno zistiť zo sínusov uhlov dopadu a lomu n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Nezabudnite, že uhly sa počítajú od normály k povrchu. Normála je čiara, ktorá je kolmá na povrch. Teda ak je problému daný uhol α klesajúci vzhľadom k samotnému povrchu, potom treba uvažovať sínus (90 - α).

Krása indexu lomu a jeho aplikácie

Počas pokojného slnečného dňa sa na dne jazera hrajú odlesky. Skalu pokrýva tmavomodrý ľad. Na ženskej ruke diamant rozptyľuje tisíce iskier. Tieto javy sú dôsledkom toho, že všetky hranice transparentných médií majú relatívny index lomu. Okrem estetického potešenia je možné tento fenomén využiť aj na praktické aplikácie.

Tu je niekoľko príkladov:

• Sklenená šošovka zbiera lúč slnečného svetla a zapáli trávu.
• Laserový lúč sa zameria na chorý orgán a odreže nepotrebné tkanivo.
• Slnečné svetlo sa láme na starodávnom vitráži a vytvára zvláštnu atmosféru.
• Mikroskop zväčšuje veľmi malé detaily
• Šošovky spektrofotometrov zbierajú laserové svetlo odrazené od povrchu skúmanej látky. Takto je možné pochopiť štruktúru a potom vlastnosti nových materiálov.
• Existuje dokonca projekt fotonického počítača, kde informácie nebudú prenášať elektróny, ako je to teraz, ale fotóny. Pre takéto zariadenie budú určite potrebné refrakčné prvky.

Vlnová dĺžka

Slnko nás však zásobuje fotónmi nielen vo viditeľnom spektre. Infračervené, ultrafialové a röntgenové rozsahy nie sú vnímané ľudské videnie ale ovplyvňujú naše životy. IR lúče nás udržujú v teple, UV fotóny ionizujú hornú vrstvu atmosféry a umožňujú rastlinám produkovať kyslík prostredníctvom fotosyntézy.

A čomu sa rovná index lomu, závisí nielen od látok, medzi ktorými leží hranica, ale aj od vlnovej dĺžky dopadajúceho žiarenia. Z kontextu je zvyčajne jasné, o akú hodnotu ide. Teda ak kniha uvažuje o röntgenovom žiarení a jeho účinku na človeka, tak n tam je to definované pre tento rozsah. Zvyčajne sa však myslí viditeľné spektrum elektromagnetických vĺn, pokiaľ nie je uvedené inak.

Index lomu a odraz

Ako vyplynulo z vyššie uvedeného, rozprávame sa o transparentných médiách. Ako príklady sme uviedli vzduch, vodu, diamant. Ale čo drevo, žula, plast? Existuje pre nich niečo ako index lomu? Odpoveď je zložitá, ale vo všeobecnosti áno.

V prvom rade by sme mali zvážiť, s akým druhom svetla máme do činenia. Tie médiá, ktoré sú nepriehľadné pre viditeľné fotóny, sú prerezané röntgenovým alebo gama žiarením. To znamená, že ak by sme boli všetci supermani, potom by bol pre nás celý svet okolo transparentný, ale v rôzneho stupňa. Napríklad steny z betónu by neboli hustejšie ako želé a kovové armatúry by vyzerali ako kúsky hustejšieho ovocia.

Pre ostatné elementárne častice, mióny, je naša planéta vo všeobecnosti priehľadná skrz naskrz. Kedysi vedci priniesli veľa problémov, aby dokázali samotný fakt ich existencie. Mióny nás každú sekundu prepichnú v miliónoch, ale pravdepodobnosť, že sa jedna častica zrazí s hmotou, je veľmi malá a je veľmi ťažké to napraviť. Mimochodom, Bajkal sa čoskoro stane miestom na „chytanie“ miónov. Jeho hlboká a čistá voda je na to ideálna – najmä v zime. Hlavná vec je, že snímače nezamŕzajú. Index lomu betónu, napríklad pre röntgenové fotóny, teda dáva zmysel. Okrem toho je röntgenové ožarovanie látky jednou z najpresnejších a najdôležitejších metód na štúdium štruktúry kryštálov.

Je tiež potrebné pripomenúť, že v matematickom zmysle majú látky, ktoré sú pre daný rozsah nepriehľadné, imaginárny index lomu. Nakoniec je potrebné pochopiť, že teplota látky môže tiež ovplyvniť jej priehľadnosť.

Refrakcia alebo lom je jav, pri ktorom dochádza k zmene smeru lúča svetla alebo iných vĺn, keď prekročia hranicu oddeľujúcu dve prostredia, obe priehľadné (prepúšťajúce tieto vlny) a vnútri prostredia, v ktorom sa vlastnosti neustále menia.

S fenoménom lomu sa stretávame pomerne často a vnímame ho ako obyčajný jav: vidíme, že tyčinka nachádzajúca sa v priehľadnom pohári s farebnou tekutinou je „zlomená“ v mieste, kde sa vzduch a voda oddeľujú (obr. 1). Keď sa svetlo láme a odráža počas dažďa, radujeme sa, keď vidíme dúhu (obr. 2).

Index lomu je dôležitou charakteristikou látky súvisiacou s jej fyzikálno-chemickými vlastnosťami. Závisí od hodnôt teploty, ako aj od vlnovej dĺžky svetelných vĺn, pri ktorých sa stanovenie uskutočňuje. Podľa údajov kontroly kvality v roztoku je index lomu ovplyvnený koncentráciou látky v ňom rozpustenej, ako aj povahou rozpúšťadla. Najmä index lomu krvného séra je ovplyvnený množstvom bielkovín v ňom obsiahnutých.Je to spôsobené tým, že pri rôznych rýchlostiach šírenia svetelných lúčov v médiách s rôznou hustotou sa mení ich smer na rozhraní dvoch médií. Ak vydelíme rýchlosť svetla vo vákuu rýchlosťou svetla v skúmanej látke, dostaneme absolútny index lomu (index lomu). V praxi sa určuje relatívny index lomu (n), čo je pomer rýchlosti svetla vo vzduchu k rýchlosti svetla v skúmanej látke.

Index lomu sa kvantifikuje pomocou špeciálneho prístroja - refraktometra.

Refraktometria je jednou z najjednoduchších metód fyzikálnej analýzy a možno ju použiť v laboratóriách kontroly kvality pri výrobe chemických, potravinárskych, biologicky aktívnych potravinárskych aditív, kozmetiky a iných druhov produktov s minimálnym časom a počtom vzoriek na testovanie.

Konštrukcia refraktometra je založená na skutočnosti, že svetelné lúče sa úplne odrážajú pri prechode cez rozhranie dvoch médií (jedno z nich je sklenený hranol, druhé je testovací roztok) (obr. 3).

Ryža. 3. Schéma refraktometra

Zo zdroja (1) dopadá svetelný lúč na zrkadlovú plochu (2), potom ako odraz prechádza do horného osvetľovacieho hranola (3), potom do spodného meracieho hranola (4), ktorý je vyrobený zo skla s vysokým indexom lomu. Medzi hranoly (3) a (4) sa pomocou kapiláry nanesú 1–2 kvapky vzorky. Aby nespôsobil hranol mechanickému poškodeniu, je potrebné nedotýkať sa jej povrchu kapilárou.

Okulár (9) vidí pole s prekríženými čiarami na nastavenie rozhrania. Pohybom okuláru treba zarovnať priesečník polí s rozhraním (obr. 4) Rovinu hranola (4) zohráva úlohu rozhrania, na povrchu ktorého sa láme svetelný lúč. Keďže lúče sú rozptýlené, hranica svetla a tieňa je rozmazaná, dúhová. Tento jav je eliminovaný disperzným kompenzátorom (5). Potom lúč prechádza cez šošovku (6) a hranol (7). Na doštičke (8) sú zameriavacie ťahy (dve krížom prekrížené rovné čiary), ako aj stupnica s indexmi lomu, ktorá je pozorovaná v okulári (9). Používa sa na výpočet indexu lomu.

Deliaca čiara hraníc poľa bude zodpovedať uhlu vnútorného totálneho odrazu, ktorý závisí od indexu lomu vzorky.

Refraktometria sa používa na stanovenie čistoty a pravosti látky. Táto metóda sa používa aj na stanovenie koncentrácie látok v roztokoch pri kontrole kvality, ktorá sa vypočítava z kalibračného grafu (graf zobrazujúci závislosť indexu lomu vzorky od jej koncentrácie).

V KorolevPharm je index lomu stanovený v súlade so schválenou regulačnou dokumentáciou pri vstupnej kontrole surovín, vo výluhoch vlastnej výroby, ako aj pri výpuste hotové výrobky. Stanovenie vykonávajú kvalifikovaní pracovníci akreditovaného fyzikálno-chemického laboratória pomocou refraktometra IRF-454 B2M.

Ak výsledky ovládanie vstupu index lomu suroviny nezodpovedá nevyhnutné požiadavky, oddelenie kontroly kvality vypracuje Zákon o nezhode, na základe ktorého sa táto šarža surovín vráti dodávateľovi.

Spôsob stanovenia

1. Pred začatím meraní sa skontroluje čistota povrchov hranolov, ktoré sa navzájom dotýkajú.

2. Kontrola nulového bodu. Na povrch meracieho hranola nanesieme 2÷3 kvapky destilovanej vody, opatrne uzavrieme osvetľovacím hranolom. Otvorte okno osvetlenia a pomocou zrkadla nastavte zdroj svetla v najintenzívnejšom smere. Otáčaním skrutiek okuláru získame v jeho zornom poli jasné, ostré rozlíšenie medzi tmavými a svetlými poľami. Otočíme skrutku a nasmerujeme čiaru tieňa a svetla tak, aby sa zhodovala s bodom, v ktorom sa čiary pretínajú v hornom okienku okuláru. Na zvislej čiare v spodnom okienku okuláru vidíme požadovaný výsledok - index lomu vody destilovanej pri 20 °C (1,333). Ak sú hodnoty odlišné, nastavte skrutku na index lomu na 1,333 a pomocou kľúča (odstráňte nastavovaciu skrutku) privedieme hranicu tieňa a svetla k priesečníku čiar.

3. Určte index lomu. Zdvihnite komoru osvetlenia hranola a odstráňte vodu filtračným papierom alebo gázovým obrúskom. Potom naneste 1-2 kvapky testovacieho roztoku na povrch meracieho hranola a komoru zatvorte. Skrutky otáčame, kým sa hranice tieňa a svetla nezhodujú s priesečníkom čiar. Na zvislej čiare v spodnom okienku okuláru vidíme požadovaný výsledok – index lomu testovanej vzorky. Index lomu vypočítame na stupnici v spodnom okienku okuláru.

4. Pomocou kalibračného grafu stanovíme vzťah medzi koncentráciou roztoku a indexom lomu. Na zostavenie grafu je potrebné pripraviť štandardné roztoky niekoľkých koncentrácií pomocou prípravkov chemicky čistých látok, zmerať ich indexy lomu a získané hodnoty vyniesť na os y a zodpovedajúce koncentrácie roztokov vyniesť na os x. Je potrebné zvoliť koncentračné intervaly, pri ktorých sa pozoruje lineárny vzťah medzi koncentráciou a indexom lomu. Zmeriame index lomu testovanej vzorky a pomocou grafu určíme jeho koncentráciu.

Optika je jedným z najstarších odvetví fyziky. Od doby staroveké Grécko, mnoho filozofov sa zaujímalo o zákony pohybu a šírenia svetla v rôznych priehľadných materiáloch ako voda, sklo, diamant a vzduch. V tomto článku sa uvažuje o fenoméne lomu svetla, pozornosť je zameraná na index lomu vzduchu.

Efekt lomu svetelného lúča

Každý sa vo svojom živote stretol s týmto efektom stokrát, keď sa pozrel na dno nádrže alebo na pohár vody s nejakým predmetom. Zároveň sa nádrž nezdala taká hlboká, ako v skutočnosti bola, a predmety v pohári s vodou vyzerali zdeformované alebo rozbité.

Fenomén lomu spočíva v prerušení jeho priamočiarej trajektórie, keď prekročí rozhranie medzi dvoma priehľadnými materiálmi. Zhrnutie veľké množstvo týchto pokusov na začiatku 17. storočia dostal Holanďan Willebrord Snell matematický výraz, ktorá presne vystihovala tento jav. Tento výraz je napísaný v nasledujúcom tvare:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = konšt.

Tu n 1 , n 2 sú absolútne indexy lomu svetla v zodpovedajúcom materiáli, θ 1 a θ 2 sú uhly medzi dopadajúcim a lomeným lúčom a kolmicou na rovinu rozhrania, ktorá je vedená cez priesečník lúča a tejto roviny.

Tento vzorec sa nazýva Snellov alebo Snell-Descartesov zákon (bol to Francúz, ktorý ho zapísal v prezentovanej forme, Holanďan nepoužíval sínusy, ale jednotky dĺžky).

Okrem tohto vzorca je fenomén lomu opísaný ďalším zákonom, ktorý má geometrický charakter. Spočíva v tom, že vyznačená kolmica na rovinu a dva lúče (lomený a dopadajúci) ležia v tej istej rovine.

Absolútny index lomu

Táto hodnota je zahrnutá vo vzorci Snell a jej hodnota zohráva dôležitú úlohu. Matematicky index lomu n zodpovedá vzorcu:

Symbol c je rýchlosť elektromagnetických vĺn vo vákuu. Je to približne 3*108 m/s. Hodnota v je rýchlosť svetla v médiu. Index lomu teda odráža mieru spomalenia svetla v médiu vzhľadom na priestor bez vzduchu.

Z vyššie uvedeného vzorca vyplývajú dva dôležité závery:

• hodnota n je vždy väčšia ako 1 (pre vákuum je rovná jednej);
• je to bezrozmerná veličina.

Napríklad index lomu vzduchu je 1,00029, zatiaľ čo pre vodu je to 1,33.

Index lomu nie je konštantná hodnota pre konkrétne médium. Závisí to od teploty. Navyše pre každú frekvenciu elektromagnetickej vlny má svoj vlastný význam. Vyššie uvedené čísla teda zodpovedajú teplote 20 °C a žltej časti viditeľného spektra (vlnová dĺžka - asi 580-590 nm).

Závislosť hodnoty n od frekvencie svetla sa prejavuje expanziou biele svetlo hranol na množstve farieb, ako aj pri tvorbe dúhy na oblohe počas silného dažďa.

Index lomu svetla vo vzduchu

Jeho hodnota (1,00029) už bola uvedená vyššie. Pretože index lomu vzduchu sa líši iba na štvrtom desatinnom mieste od nuly, potom vyriešiť praktické úlohy možno ju považovať za rovnú jednej. Malý rozdiel n pre vzduch od jednoty naznačuje, že svetlo prakticky nie je spomaľované molekulami vzduchu, čo súvisí s jeho relatívne nízkou hustotou. Priemerná hustota vzduchu je teda 1,225 kg/m 3 , to znamená, že je viac ako 800-krát ľahšia ako sladká voda.

Vzduch je opticky tenké médium. Samotný proces spomaľovania rýchlosti svetla v materiáli je kvantovej povahy a je spojený s aktmi absorpcie a emisie fotónov atómami hmoty.

Zmeny v zložení vzduchu (napríklad zvýšenie obsahu vodnej pary v ňom) a zmeny teploty vedú k výrazným zmenám indexu lomu. Vzorový príklad je efekt fatamorgána v púšti, ku ktorému dochádza v dôsledku rozdielu v indexoch lomu vzduchových vrstiev s rôznymi teplotami.

rozhranie sklo-vzduch

Sklo je oveľa hustejšie médium ako vzduch. Jeho absolútny index lomu sa pohybuje od 1,5 do 1,66 v závislosti od typu skla. Ak vezmeme priemernú hodnotu 1,55, potom lom lúča na rozhraní vzduch-sklo možno vypočítať pomocou vzorca:

hriech (θ 1) / hriech (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1,55.

Hodnota n 21 sa nazýva relatívny index lomu vzduchu – skla. Ak lúč vychádza zo skla do vzduchu, mal by sa použiť nasledujúci vzorec:

hriech (θ 1) / hriech (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1,55 \u003d 0,645.

Ak je uhol lomu lúča v druhom prípade rovný 90 o, potom sa zodpovedajúci uhol nazýva kritický. Pre hranicu sklo-vzduch sa rovná:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) \u003d 40,17 o.

Ak lúč dopadne na hranicu sklo-vzduch s väčšími uhlami ako 40,17°, odrazí sa úplne späť do skla. Tento jav sa nazýva „totálny vnútorný odraz“.

Kritický uhol existuje iba vtedy, keď sa lúč pohybuje z hustého média (zo skla do vzduchu, ale nie naopak).

Zákon lomu svetla. Absolútna a relatívny výkon(faktory) lomu. Totálny vnútorný odraz

Zákon lomu svetla bola založená empiricky v 17. storočí. Keď svetlo prechádza z jedného priehľadného média do druhého, smer svetla sa môže zmeniť. Zmena smeru svetla na hranici rôzne prostredia nazývaný lom svetla. Vševedúcnosť lomu je zjavná zmena tvaru objektu. (príklad: lyžica v pohári vody). Zákon lomu svetla: Na hranici 2 prostredí leží lomený lúč v rovine dopadu a vytvára s normálou k rozhraniu obnovenou v bode dopadu uhol lomu taký, že: relatívny ukazovateľ Index lomu lúča dopadajúceho na médium z bezvzduchového priestoru sa nazýva jeho absolútny index lomu. Uhol dopadu, pri ktorom lomený lúč začne kĺzať pozdĺž rozhrania medzi dvoma médiami bez prechodu do opticky hustejšieho média - hraničný uhol celkového vnútorného odrazu. Totálny vnútorný odraz- vnútorný odraz za predpokladu, že uhol dopadu presahuje určitý kritický uhol. V tomto prípade sa dopadajúca vlna úplne odrazí a hodnota koeficientu odrazu presahuje najviac veľké hodnoty pre leštené povrchy. Koeficient odrazu pre úplný vnútorný odraz nezávisí od vlnovej dĺžky. V optike sa tento jav pozoruje pre široký rozsah elektromagnetického žiarenia vrátane röntgenového dosahu. V geometrickej optike sa jav vysvetľuje v zmysle Snellovho zákona. Vzhľadom na to, že uhol lomu nemôže presiahnuť 90°, dostaneme, že pri uhle dopadu, ktorého sínus je väčší ako pomer menšieho indexu lomu k väčšiemu, by sa elektromagnetická vlna mala úplne odrážať do prvého prostredia. Príklad: Jasný lesk mnohých prírodných kryštálov a najmä fazetovaných drahokamov a polodrahokamov sa vysvetľuje úplným vnútorným odrazom, v dôsledku ktorého každý lúč, ktorý vstúpi do kryštálu, vytvára veľké množstvo pomerne jasných lúčov, ktoré vychádzajú, zafarbené v dôsledku rozptylu.

Obráťme sa pri formulácii zákona lomu na podrobnejšiu úvahu o nami zavedenom indexe lomu v § 81.

Index lomu závisí od optických vlastností a prostredia, z ktorého lúč dopadá, a prostredia, do ktorého preniká. Index lomu získaný pri dopade svetla z vákua na médium sa nazýva absolútny index lomu tohto média.

Ryža. 184. Relatívny index lomu dvoch médií:

Nech je absolútny index lomu prvého prostredia a druhého prostredia - . Vzhľadom na lom na rozhraní prvého a druhého prostredia dbáme na to, aby sa index lomu pri prechode z prvého prostredia do druhého, takzvaný relatívny index lomu, rovnal pomeru absolútnych indexov lomu druhého a prvého prostredia:

(Obr. 184). Naopak, pri prechode z druhého prostredia do prvého máme relatívny index lomu

Zistené spojenie medzi relatívnym indexom lomu dvoch prostredí a ich absolútnymi indexmi lomu by sa dalo odvodiť aj teoreticky bez nových experimentov, rovnako ako to možno urobiť pre zákon reverzibility (§ 82),

O médiu s vyšším indexom lomu sa hovorí, že je opticky hustejšie. Zvyčajne sa meria index lomu rôznych médií vo vzťahu k vzduchu. Absolútny index lomu vzduchu je . Podľa vzorca teda absolútny index lomu akéhokoľvek média súvisí s jeho indexom lomu vzhľadom na vzduch

Tabuľka 6. Index lomu rôzne látky vzhľadom na vzduch

Index lomu závisí od vlnovej dĺžky svetla, teda od jeho farby. Rôzne farby zodpovedajú rôznym indexom lomu. Tento jav, nazývaný disperzia, zohráva v optike dôležitú úlohu. Týmto javom sa budeme opakovane zaoberať v ďalších kapitolách. Údaje uvedené v tabuľke. 6, pozri žlté svetlo.

Je zaujímavé poznamenať, že zákon odrazu môže byť formálne napísaný v rovnakej forme ako zákon lomu. Pripomeňme, že sme sa dohodli, že budeme vždy merať uhly od kolmice k príslušnému lúču. Preto musíme uhol dopadu a uhol odrazu považovať za opačné znamienka, t.j. zákon odrazu možno napísať ako

Pri porovnaní (83.4) so ​​zákonom lomu vidíme, že zákon odrazu možno považovať za špeciálny prípad zákon lomu pri . Táto formálna podobnosť medzi zákonmi odrazu a lomu je veľmi užitočná pri riešení praktických problémov.

V predchádzajúcej prezentácii mal index lomu význam konštanty média, nezávisle od intenzity svetla, ktoré ním prechádza. Takáto interpretácia indexu lomu je celkom prirodzená, avšak v prípade vysokých intenzít žiarenia dosiahnuteľných pomocou moderných laserov nie je opodstatnená. Vlastnosti média, ktorým prechádza silné svetelné žiarenie, v tomto prípade závisia od jeho intenzity. Ako sa hovorí, médium sa stáva nelineárnym. Nelinearita prostredia sa prejavuje najmä tým, že svetelná vlna vysokej intenzity mení index lomu. Závislosť indexu lomu od intenzity žiarenia má tvar

Tu je obvyklý index lomu, a je nelineárny index lomu a je to faktor proporcionality. Dodatočný výraz v tomto vzorci môže byť kladný alebo záporný.

Relatívne zmeny indexu lomu sú relatívne malé. O nelineárny index lomu. Aj takéto malé zmeny v indexe lomu sú však badateľné: prejavujú sa zvláštnym fenoménom samozaostrovania svetla.

Uvažujme o médiu s pozitívnym nelineárnym indexom lomu. V tomto prípade sú oblasti so zvýšenou intenzitou svetla súčasne oblasťami so zvýšeným indexom lomu. Zvyčajne je v reálnom laserovom žiarení rozloženie intenzity v priereze lúča nerovnomerné: intenzita je maximálna pozdĺž osi a plynule klesá smerom k okrajom lúča, ako je znázornené na obr. 185 pevných kriviek. Podobná distribúcia popisuje aj zmenu indexu lomu na priereze bunky s nelineárnym prostredím, po ktorej osi sa šíri laserový lúč. Index lomu, ktorý je najväčší pozdĺž osi bunky, sa smerom k jej stenám postupne znižuje (prerušované krivky na obr. 185).

Lúč lúčov vychádzajúci z lasera rovnobežne s osou, dopadajúci do média s premenlivým indexom lomu, je vychýlený v smere, kde je väčší. Preto zvýšená intenzita v blízkosti bunky OSP vedie ku koncentrácii svetelných lúčov v tejto oblasti, čo je schematicky znázornené v rezoch a na obr. 185, čo vedie k ďalšiemu zvýšeniu . V konečnom dôsledku sa efektívny prierez svetelného lúča prechádzajúceho cez nelineárne médium výrazne znižuje. Svetlo prechádza úzkym kanálom zvýšená sadzba lom. Laserový lúč sa teda zužuje a nelineárne médium pôsobí pri pôsobení intenzívneho žiarenia ako zbiehavá šošovka. Tento jav sa nazýva samozaostrovanie. Dá sa pozorovať napríklad v kvapalnom nitrobenzéne.

Ryža. 185. Rozloženie intenzity žiarenia a indexu lomu cez prierez laserového lúča lúčov na vstupe do kyvety (a), blízko vstupného konca (), v strede (), blízko výstupného konca kyvety ()

Stanovenie indexu lomu priehľadných pevných látok

A tekutiny

Nástroje a príslušenstvo: mikroskop so svetelným filtrom, planparalelná platňa so značkou AB v tvare kríža; refraktometer značky "RL"; sada tekutín.

Cieľ práce: určiť indexy lomu skla a kvapalín.

Stanovenie indexu lomu skla pomocou mikroskopu

Na určenie indexu lomu priehľadného pevné telo používa sa planparalelná doska z tohto materiálu zn.

Značka pozostáva z dvoch vzájomne kolmých škrabancov, z ktorých jeden (A) je aplikovaný na spodok a druhý (B) - na horný povrch dosky. Platňa sa osvetlí monochromatickým svetlom a skúma sa pod mikroskopom. Zapnuté
ryža. 4.7 rez skúmanou platňou zvislou rovinou.

Lúče AD a AE po refrakcii na rozhraní sklo-vzduch idú v smere DD1 a EE1 a dopadajú do objektívu mikroskopu.

Pozorovateľ, ktorý sa na platňu pozerá zhora, vidí bod A v priesečníku pokračovania lúčov DD1 a EE1, t.j. v bode C.

Pozorovateľovi sa teda zdá bod A umiestnený v bode C. Nájdime vzťah medzi indexom lomu n materiálu dosky, hrúbkou d a zdanlivou hrúbkou d1 dosky.

4.7 je vidieť, že VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, odkiaľ

tgi/tgr = AB/BC,

kde AB = d je hrúbka dosky; BC = d1 zdanlivá hrúbka dosky.

Ak sú uhly i a r malé, potom

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4,5)

tie. Sini/Sinr = d/dl.

Ak vezmeme do úvahy zákon lomu svetla, získame

Meranie d/d1 sa uskutočňuje pomocou mikroskopu.

Optická schéma mikroskopu pozostáva z dvoch systémov: pozorovacieho systému, ktorý obsahuje objektív a okulár namontovaný v tubuse, a osvetľovacieho systému, ktorý pozostáva zo zrkadla a odnímateľného svetelného filtra. Zaostrovanie obrazu sa vykonáva otáčaním rukovätí umiestnených na oboch stranách tubusu.

Na osi pravej rukoväte je disk so stupnicou končatín.

Hodnota b na končatine vzhľadom na pevný ukazovateľ určuje vzdialenosť h od objektívu k stolíku mikroskopu:

Koeficient k udáva, do akej výšky sa posunie tubus mikroskopu pri otočení rukoväte o 1°.

Priemer objektívu v tomto nastavení je malý v porovnaní so vzdialenosťou h, takže najvzdialenejší lúč, ktorý vstupuje do objektívu, zviera malý uhol i s optickou osou mikroskopu.

Uhol lomu r svetla v doske je menší ako uhol i, t.j. je tiež malý, čo zodpovedá stavu (4.5).

Zákazka

1. Doštičku položte na stolík mikroskopu tak, aby bol priesečník ťahov A a B (pozri obr.

Index lomu

4.7) bol v zornom poli.

2. Otočením rukoväte zdvíhacieho mechanizmu zdvihnite trubicu do hornej polohy.

3. Pri pohľade do okuláru pomaly spúšťajte tubus mikroskopu otáčaním rukoväte, kým sa v zornom poli nezíska jasný obraz škrabanca B naneseného na hornom povrchu platne. Zaznamenajte údaj b1 končatiny, ktorý je úmerný vzdialenosti h1 od objektívu mikroskopu k hornému okraju platne: h1 = kb1 (obr.

4. Pokračujte v plynulom spúšťaní trubice, kým nezískate jasný obraz škrabanca A, ktorý sa pozorovateľovi zdá v bode C. Zaznamenajte nový údaj b2 limbu. Vzdialenosť h1 od objektívu k hornému povrchu platne je úmerná b2:
h2 = kb2 (obr. 4.8, b).

Vzdialenosti od bodov B a C k šošovke sú rovnaké, pretože ich pozorovateľ vidí rovnako jasne.

Posun rúrky h1-h2 sa rovná zdanlivej hrúbke dosky (obr.

d1 = h1-h2 = (bl-b2)k. (4,8)

5. Zmerajte hrúbku dosky d v priesečníku ťahov. Za týmto účelom umiestnite pomocnú sklenenú doštičku 2 pod testovaciu doštičku 1 (obr. 4.9) a spustite tubus mikroskopu, kým sa šošovka (mierne) dotkne testovacej dosky. Všimnite si označenie končatiny a1. Vyberte skúmanú platňu a spustite trubicu mikroskopu, kým sa objektív nedotkne platne 2.

Označenie poznámky a2.

Objektív mikroskopu zároveň klesne do výšky rovnajúcej sa hrúbke skúmanej platne, t.j.

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

6. Vypočítajte index lomu materiálu dosky pomocou vzorca

n = d/dl = (al-a2)/(bl-b2). (4.10)

7. Všetky vyššie uvedené merania zopakujte 3-5 krát, vypočítajte priemernú hodnotu n, absolútne a relatívne chyby rn a rn/n.

Stanovenie indexu lomu kvapalín pomocou refraktometra

Prístroje, ktoré sa používajú na stanovenie indexov lomu, sa nazývajú refraktometre.

Celkový pohľad a optická schéma RL refraktometra sú znázornené na obr. 4.10 a 4.11.

Meranie indexu lomu kvapalín pomocou RL refraktometra je založené na fenoméne lomu svetla, ktoré prešlo rozhraním medzi dvoma médiami s rôzne ukazovatele lom.

Svetelný lúč (obr.

4.11) zo zdroja 1 (žiarovka alebo rozptýlené denné svetlo) pomocou zrkadla 2 smeruje cez okienko v kryte prístroja na dvojitý hranol pozostávajúci z hranolov 3 a 4, ktoré sú vyrobené zo skla s indexom lomu 1,540.

Povrch AA horného osvetľovacieho hranola 3 (obr.

4.12, a) je matný a slúži na osvetlenie kvapaliny rozptýleným svetlom, uloženým v tenkej vrstve v medzere medzi hranolmi 3 a 4. Svetlo rozptýlené matným povrchom 3 prechádza cez planparalelnú vrstvu skúmanej kvapaliny a dopadá na diagonálnu plochu trhaviny spodného hranolu 4 pod rôznymi
uhly i sa pohybujú od nuly do 90°.

Aby sa zabránilo javu úplného vnútorného odrazu svetla na povrchu výbušniny, mal by byť index lomu skúmanej kvapaliny menší ako index lomu skla hranola 4, t.j.

menej ako 1 540.

Lúč svetla s uhlom dopadu 90° sa nazýva kĺzavý lúč.

Klzný lúč, lomený na rozhraní tekutého skla, pôjde v hranole 4 pri hraničnom uhle lomu r atď< 90о.

Lom klzného lúča v bode D (pozri obrázok 4.12, a) sa riadi zákonom

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

alebo nzh = nstsinrpr, (4.12)

keďže sinipr = 1.

Na povrchu BC hranola 4 sa svetelné lúče znovu lámu a potom

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4,13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

kde a je lom lúča hranola 4.

Spoločným riešením systému rovníc (4.12), (4.13), (4.14) môžeme získať vzorec, ktorý spája index lomu nzh skúmanej kvapaliny s hraničným uhlom lomu r'pr lúča, ktorý vychádzal z hranola 4:

Ak je ďalekohľad umiestnený v dráhe lúčov vychádzajúcich z hranola 4, potom bude spodná časť jeho zorného poľa osvetlená a horná časť tmavá. Rozhranie medzi svetlým a tmavým poľom tvoria lúče s limitným uhlom lomu r¢pr. V tomto systéme nie sú žiadne lúče s uhlom lomu menším ako r¢pr (obr.

Hodnota r¢pr a poloha hranice šerosvitu teda závisia iba od indexu lomu nzh skúmanej kvapaliny, pretože nst a a sú v tomto zariadení konštantné hodnoty.

Keď poznáme nst, a a r¢pr, je možné vypočítať nzh pomocou vzorca (4.15). V praxi sa na kalibráciu stupnice refraktometra používa vzorec (4.15).

Na stupnici 9 (pozri

ryža. 4.11), hodnoty indexu lomu pre ld = 5893 Å sú vynesené vľavo. Pred okulárom 10 - 11 je doštička 8 so značkou (--).

Pohybom okuláru spolu s platňou 8 pozdĺž stupnice je možné dosiahnuť zarovnanie značky s deliacou čiarou medzi tmavým a svetlým zorným poľom.

Delenie stupnice 9, ktoré sa zhoduje so značkou, udáva hodnotu indexu lomu nzh skúmanej kvapaliny. Objektív 6 a okulár 10-11 tvoria ďalekohľad.

Rotačný hranol 7 mení priebeh lúča a smeruje ho do okuláru.

V dôsledku rozptylu skla a skúmanej kvapaliny sa namiesto jasnej deliacej čiary medzi tmavými a jasnými poľami pri pozorovaní v bielom svetle získa dúhový pruh. Aby sa eliminoval tento efekt, je disperzný kompenzátor 5 inštalovaný pred šošovkou ďalekohľadu. Hlavnou časťou kompenzátora je hranol, ktorý je zlepený z troch hranolov a môže sa otáčať voči osi ďalekohľadu.

Uhly lomu hranola a ich materiál sú zvolené tak, aby cez ne prešlo žlté svetlo s vlnovou dĺžkou ld = 5893 Å bez lomu. Ak je na dráhe farebných lúčov nainštalovaný kompenzačný hranol tak, že jeho rozptyl je rovnaký čo do veľkosti, ale opačného znamienka ako rozptyl meracieho hranola a kvapaliny, potom bude celkový rozptyl rovný nule. V tomto prípade sa lúč svetelných lúčov zhromaždí do bieleho lúča, ktorého smer sa zhoduje so smerom obmedzujúceho žltého lúča.

Pri rotácii kompenzačného hranola teda odpadá farba farebného odtieňa. Spolu s hranolom 5 sa rozptyľovacie rameno 12 otáča vzhľadom na pevný ukazovateľ (pozri obr. 4.10). Uhol natočenia Z končatiny umožňuje posúdiť hodnotu priemerného rozptylu skúmanej kvapaliny.

Stupnica číselníka musí byť odstupňovaná. Rozvrh je priložený k inštalácii.

Zákazka

1. Zdvihnite hranol 3, kvapnite 2-3 kvapky testovacej kvapaliny na povrch hranola 4 a spustite hranol 3 (pozri obr. 4.10).

3. Pomocou očného zamerania dosiahnete ostrý obraz mierky a rozhrania medzi zornými poľami.

4. Otočením rukoväte 12 kompenzátora 5 zničte farebné sfarbenie rozhrania medzi zornými poľami.

Pohybom okuláru pozdĺž stupnice zarovnajte značku (—-) s okrajom tmavého a svetlého poľa a zaznamenajte hodnotu kvapalinového indexu.

6. Preskúmajte navrhovaný súbor kvapalín a vyhodnoťte chybu merania.

7. Po každom meraní utrieme povrch hranolov filtračným papierom namočeným v destilovanej vode.

Kontrolné otázky

možnosť 1

Definujte absolútne a relatívne indexy lomu média.

2. Nakreslite cestu lúčov cez rozhranie dvoch médií (n2> n1, an2< n1).

3. Získajte vzťah, ktorý spája index lomu n s hrúbkou da zdanlivou hrúbkou d¢ platne.

4. Úloha. Limitný uhol celkového vnútorného odrazu pre niektoré látky je 30°.

Nájdite index lomu tejto látky.

Odpoveď: n=2.

Možnosť 2

1. Čo je to fenomén totálnej vnútornej reflexie?

2. Popíšte konštrukciu a princíp činnosti refraktometra RL-2.

3. Vysvetlite úlohu kompenzátora v refraktometri.

4. Úloha. Žiarovka sa spúšťa zo stredu okrúhlej plte do hĺbky 10 m. Nájdite minimálny polomer plte, pričom na hladinu by sa nemal dostať ani jeden lúč zo žiarovky.

Odpoveď: R = 11,3 m.

INDEX LOMU, alebo REFRAKČNÝ KOEFICIENT, je abstraktné číslo charakterizujúce refrakčnú silu priehľadného média. Index lomu je označený latinské písmenoπ a je definovaný ako pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla lomu lúča vstupujúceho z dutiny do daného priehľadného prostredia:

n = sin α/sin β = konštanta alebo ako pomer rýchlosti svetla v dutine k rýchlosti svetla v danom priehľadnom prostredí: n = c/νλ z dutiny do daného priehľadného prostredia.

Index lomu sa považuje za mieru optickej hustoty média

Takto stanovený index lomu sa nazýva absolútny index lomu, na rozdiel od relatívneho indexu lomu.

e) ukazuje, koľkokrát sa rýchlosť šírenia svetla spomalí pri prechode jeho indexu lomu, ktorý je určený pomerom sínusu uhla dopadu k sínusu uhla lomu pri prechode lúča z prostredia jednej hustoty do prostredia inej hustoty. Relatívny index lomu sa rovná pomeru absolútnych indexov lomu: n = n2/n1, kde n1 a n2 sú absolútne indexy lomu prvého a druhého prostredia.

Absolútny index lomu všetkých telies - pevných, kvapalných a plynných - je väčší ako jedna a pohybuje sa od 1 do 2, pričom hodnotu 2 prekračuje len v ojedinelých prípadoch.

Index lomu závisí tak od vlastností prostredia, ako aj od vlnovej dĺžky svetla a zvyšuje sa s klesajúcou vlnovou dĺžkou.

Preto je písmenu p priradený index, ktorý označuje vlnovú dĺžku, na ktorú sa indikátor vzťahuje.

INDEX LOMU

Napríklad pre sklo TF-1 je index lomu v červenej časti spektra nC=1,64210 a vo fialovej časti nG'=1,67298.

Indexy lomu niektorých priehľadných telies

Vzduch - 1,000292

Voda - 1 334

Éter - 1 358

Etylalkohol - 1,363

Glycerín - 1,473

Organické sklo (plexisklo) - 1, 49

Benzén - 1,503

(Korunové sklo - 1,5163

Jedľa (kanadská), balzam 1,54

Ťažké korunkové sklo - 1, 61 26

Flintové sklo - 1,6164

Sirouhlík - 1,629

Ťažký sklenený kameň - 1, 64 75

Monobromonaftalén - 1,66

Sklo je najťažšie kremeň - 1,92

Diamant - 2,42

Rozdiel v indexe lomu pre rôzne časti spektra je príčinou chromatizmu, t.j.

rozklad bieleho svetla pri prechode cez lámavé časti - šošovky, hranoly a pod.

Laboratórium č. 41

Stanovenie indexu lomu kvapalín pomocou refraktometra

Účel práce: stanovenie indexu lomu kvapalín metódou úplného vnútorného odrazu pomocou refraktometra IRF-454B; štúdium závislosti indexu lomu roztoku od jeho koncentrácie.

Popis inštalácie

Keď sa nemonochromatické svetlo láme, rozkladá sa na zložkové farby do spektra.

Tento jav je spôsobený závislosťou indexu lomu látky od frekvencie (vlnovej dĺžky) svetla a nazýva sa disperzia svetla.

Je obvyklé charakterizovať refrakčnú silu média indexom lomu pri vlnovej dĺžke λ \u003d 589,3 nm (priemer vlnových dĺžok dvoch blízkych žltých čiar v spektre sodíkových pár).

60. Aké metódy na stanovenie koncentrácie látok v roztoku sa používajú pri atómovej absorpčnej analýze?

Tento index lomu je označený nD.

Mierou rozptylu je priemerný rozptyl, definovaný ako rozdiel ( nF-nC), Kde nF je index lomu látky pri vlnovej dĺžke λ = 486,1 nm (modrá čiara vo vodíkovom spektre), nC je index lomu látky λ - 656,3 nm (červená čiara v spektre vodíka).

Lom látky je charakterizovaný hodnotou relatívnej disperzie:
Príručky zvyčajne uvádzajú prevrátenú hodnotu relatívneho rozptylu, t.j.

e.
,Kde je disperzný koeficient alebo Abbeho číslo.

Prístroj na stanovenie indexu lomu kvapalín pozostáva z refraktometra IRF-454B s meracími limitmi indikátora; lom nD v rozsahu od 1,2 do 1,7; testovacia kvapalina, utierky na utieranie povrchov hranolov.

Refraktometer IRF-454B je testovací prístroj určený na priame meranie indexu lomu kvapalín, ako aj na stanovenie priemernej disperzie kvapalín v laboratóriu.

Princíp činnosti zariadenia IRF-454B založené na fenoméne úplného vnútorného odrazu svetla.

Schematický diagram zariadenia je znázornený na obr. 1.

Skúmaná kvapalina sa umiestni medzi dve strany hranola 1 a 2. Hranol 2 s dobre vylešteným povrchom AB meria a hranol 1 má matnú plochu A1 IN1 - osvetlenie. Lúče zo zdroja svetla dopadajú na okraj A1 S1 , lámať, spadnúť na matný povrch A1 IN1 a rozptýlené týmto povrchom.

Potom prechádzajú cez vrstvu skúmanej kvapaliny a padajú na povrch. AB hranoly 2.

Podľa zákona lomu
, Kde
A sú uhly lomu lúčov v kvapaline a hranole.

So zvyšujúcim sa uhlom dopadu
uhol lomu sa tiež zvyšuje a dosahuje svoju maximálnu hodnotu
, Kedy
, T.

keď lúč v kvapaline kĺže po povrchu AB. teda
. Lúče vychádzajúce z hranola 2 sú teda obmedzené do určitého uhla
.

Lúče prichádzajúce z kvapaliny do hranola 2 pod veľkými uhlami podliehajú úplnému vnútornému odrazu na rozhraní AB a neprechádzajú cez hranol.

Uvažované zariadenie sa používa na štúdium kvapalín, indexu lomu čo je menej ako index lomu hranol 2 teda do hranola vstúpia lúče všetkých smerov, lámané na hranici kvapaliny a skla.

Je zrejmé, že časť hranola zodpovedajúca neprepusteným lúčom bude stmavená. V ďalekohľade 4 umiestnenom na dráhe lúčov vystupujúcich z hranola možno pozorovať rozdelenie zorného poľa na svetlé a tmavé časti.

Otočením sústavy hranolov 1-2 sa spojí hranica medzi svetlým a tmavým poľom s krížom závitov okuláru ďalekohľadu. Systém hranolov 1-2 je spojený so stupnicou, ktorá je kalibrovaná v hodnotách indexu lomu.

Stupnica je umiestnená v spodnej časti zorného poľa potrubia a pri spojení rezu zorného poľa s krížom závitov udáva zodpovedajúcu hodnotu indexu lomu kvapaliny. .

Vplyvom rozptylu bude rozhranie zorného poľa v bielom svetle zafarbené. Na elimináciu sfarbenia, ako aj na stanovenie priemernej disperzie testovanej látky sa používa kompenzátor 3, pozostávajúci z dvoch systémov lepených hranolov priameho videnia (Amiciho ​​hranoly).

Hranoly sa môžu otáčať súčasne v rôznych smeroch pomocou presného rotačného mechanického zariadenia, čím sa mení vlastná disperzia kompenzátora a eliminuje sa zafarbenie hranice zorného poľa pozorovaného cez optický systém 4. Ku kompenzátoru je pripojený bubon so stupnicou, podľa ktorej sa určuje disperzný parameter, ktorý umožňuje vypočítať priemerný rozptyl látky.

Zákazka

Zariadenie nastavte tak, aby svetlo zo zdroja (žiarovky) vstupovalo do osvetľovacieho hranola a rovnomerne osvetľovalo zorné pole.

2. Otvorte merací hranol.

Sklenenou tyčinkou naneste na jeho povrch niekoľko kvapiek vody a hranol opatrne zatvorte. Medzeru medzi hranolmi treba rovnomerne vyplniť tenkou vrstvou vody (na tú si dávajte obzvlášť pozor).

Pomocou skrutky prístroja so stupnicou odstráňte zafarbenie zorného poľa a získajte ostrú hranicu medzi svetlom a tieňom. Zarovnajte ho pomocou ďalšej skrutky s referenčným krížom okuláru prístroja. Určte index lomu vody na stupnici okuláru s presnosťou na tisícinu.

Porovnajte získané výsledky s referenčnými údajmi pre vodu. Ak rozdiel medzi nameraným a tabuľkovým indexom lomu nepresiahne ± 0,001, tak meranie prebehlo správne.

Cvičenie 1

1. Pripravte si roztok kuchynskej soli ( NaCl) s koncentráciou blízkou limitu rozpustnosti (napríklad C = 200 g/liter).

Zmerajte index lomu výsledného roztoku.

3. Zriedením roztoku o celé číslo získajte závislosť indikátora; refrakcia od koncentrácie roztoku a vyplňte tabuľku. 1.

stôl 1

Cvičenie. Ako dosiahnuť iba zriedením koncentráciu roztoku rovnajúcu sa 3/4 maxima (počiatočného)?

Nakreslite graf závislosti n=n(C). Ďalšie spracovanie experimentálnych údajov by sa malo vykonávať podľa pokynov učiteľa.

Spracovanie experimentálnych údajov

a) Grafická metóda

Určite z grafu sklon IN, ktorá za podmienok experimentu bude charakterizovať rozpustenú látku a rozpúšťadlo.

2. Určte koncentráciu roztoku pomocou grafu NaCl podáva laborant.

b) Analytická metóda

Vypočítajte podľa najmenších štvorcov A, IN A SB.

Podľa zistených hodnôt A A IN určiť priemer
koncentrácia roztoku NaCl podáva laborant

Kontrolné otázky

rozptyl svetla. Aký je rozdiel medzi normálnou a abnormálnou disperziou?

2. Čo je fenomén totálnej vnútornej reflexie?

3. Prečo nie je možné zmerať index lomu kvapaliny väčší ako index lomu hranolu pomocou tohto nastavenia?

4. Prečo tvár hranola A1 IN1 urobiť matným?

Degradácia, index

Psychologická encyklopédia

Spôsob, ako posúdiť stupeň duševnej degradácie! funkcie merané testom Wexler-Bellevue. Index je založený na pozorovaní, že úroveň rozvoja niektorých schopností meraných testom s vekom klesá, zatiaľ čo iné nie.

Index

Psychologická encyklopédia

- index, menný register, tituly a pod.V psychológii - digitálny ukazovateľ na kvantifikáciu, charakterizáciu javov.

Od čoho závisí index lomu látky?

Index

Psychologická encyklopédia

1. Najviac všeobecný význam: čokoľvek používané na označenie, identifikáciu alebo smerovanie; označenie, nápisy, znaky alebo symboly. 2. Vzorec alebo číslo, často vyjadrené ako faktor, ukazujúce nejaký vzťah medzi hodnotami alebo meraniami alebo medzi…

Sociabilita, Index

Psychologická encyklopédia

Charakteristika, ktorá vyjadruje spoločenskosť človeka. Sociogram napríklad poskytuje okrem iných meraní hodnotenie sociability rôznych členov skupiny.

Výber, Index

Psychologická encyklopédia

Vzorec na vyhodnotenie sily konkrétneho testu alebo testovanej položky pri rozlišovaní jednotlivcov od seba.

Spoľahlivosť, Index

Psychologická encyklopédia

Štatistika, ktorá poskytuje odhad korelácie medzi skutočnými hodnotami získanými z testu a teoreticky správnymi hodnotami.

Tento index je daný ako hodnota r, kde r je vypočítaný bezpečnostný faktor.

Účinnosť prognózovania, index

Psychologická encyklopédia

Miera rozsahu, v akom možno znalosti o jednej premennej použiť na predpovede o inej premennej, ak je známa korelácia týchto premenných. Zvyčajne v symbolickej forme je to vyjadrené ako E, index je reprezentovaný ako 1 - ((...

Slová, index

Psychologická encyklopédia

Všeobecný termín pre akúkoľvek systematickú frekvenciu výskytu slov v písanom a/alebo hovorenom jazyku.

Takéto indexy sú často obmedzené na špecifické jazykové oblasti, napr. učebnice prvého ročníka, interakcie medzi rodičmi a deťmi. Známe sú však odhady...

Štruktúra tela, index

Psychologická encyklopédia

Meranie tela navrhnuté Eysenckom na základe pomeru výšky k obvodu hrudníka.

Tie v "normálnom" rozsahu sa nazývali mezomorfy, tie v rámci štandardnej odchýlky alebo nad priemerom sa nazývali leptomorfy a tie v rámci štandardnej odchýlky alebo...

NA PREDNÁŠKU №24

"INSTRUMENTÁLNE METÓDY ANALÝZY"

REFRAKTOMETRIA.

Literatúra:

1. V.D. Ponomarev "Analytická chémia" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analytická chémia" 2004, s. 181-184

REFRAKTOMETRIA.

Refraktometria je jednou z najjednoduchších fyzikálne metódy analýza s minimálnym množstvom analytu a vykonáva sa vo veľmi krátkom čase.

Refraktometria- metóda založená na fenoméne lomu alebo lomu t.j.

zmena smeru šírenia svetla pri prechode z jedného prostredia do druhého.

Lom svetla, ako aj absorpcia svetla, je dôsledkom jeho interakcie s médiom.

Slovo refraktometria znamená meranie lom svetla, ktorý sa odhaduje hodnotou indexu lomu.

Hodnota indexu lomu n závisí

1) o zložení látok a systémov,

2) od pri akej koncentrácii a s akými molekulami sa svetelný lúč na svojej ceste stretáva, pretože

vplyvom molekúl svetla rôzne látky polarizované inak. Práve na tejto závislosti je založená refraktometrická metóda.

Táto metóda má množstvo výhod, v dôsledku ktorých našla široké uplatnenie ako v chemickom výskume, tak aj pri riadení technologických procesov.

1) Meranie indexov lomu je veľmi jednoduchý proces, ktorý sa vykonáva presne a s minimálnymi investíciami času a množstva látky.

2) Refraktometre zvyčajne poskytujú až 10% presnosť pri určovaní indexu lomu svetla a obsahu analytu

Metóda refraktometria sa používa na kontrolu pravosti a čistoty, na identifikáciu jednotlivých látok, na stanovenie štruktúry organických a anorganické zlúčeniny pri štúdiu riešení.

Refaktometria sa používa na stanovenie zloženia dvojzložkových roztokov a pre ternárne systémy.

Fyzikálny základ metódy

REFRAKTÍVNY INDIKÁTOR.

Odchýlka svetelného lúča od jeho pôvodného smeru pri prechode z jedného média do druhého je väčšia ako väčší rozdiel v rýchlostiach šírenia svetla v dvoch

tieto prostredia.

Zvážte lom svetelného lúča na hranici dvoch priehľadných médií I a II (pozri obr.

Ryža.). Súhlasíme s tým, že médium II má väčšiu refrakčnú silu, a preto n1 A n2- ukazuje lom odpovedajúceho média. Ak médiom I nie je vákuum ani vzduch, potom pomer sin uhla dopadu svetelného lúča k sin uhla lomu dá hodnotu relatívneho indexu lomu n rel. Hodnota n rel.

Aký je index lomu skla? A kedy je to potrebné vedieť?

možno definovať aj ako pomer indexov lomu uvažovaného média.

nrel. = —— = —

Hodnota indexu lomu závisí od

1) povaha látok

Povaha látky je v tomto prípade určená mierou deformovateľnosti jej molekúl pôsobením svetla – mierou polarizovateľnosti.

Čím intenzívnejšia je polarizácia, tým silnejší je lom svetla.

2)vlnová dĺžka dopadajúceho svetla

Meranie indexu lomu sa uskutočňuje pri vlnovej dĺžke svetla 589,3 nm (čiara D sodíkového spektra).

Závislosť indexu lomu od vlnovej dĺžky svetla sa nazýva disperzia.

Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým je lom väčší. Preto sa lúče rôznych vlnových dĺžok lámu rôzne.

3)teplota pri ktorom sa meranie vykonáva. Predpokladom na určenie indexu lomu je dodržanie teplotný režim. Typicky sa stanovenie uskutočňuje pri 20 ± 0,3 °C.

So stúpajúcou teplotou index lomu klesá a so znižovaním teploty sa zvyšuje..

Korekcia teploty sa vypočíta podľa nasledujúceho vzorca:

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

nt- Zbohom index lomu pri danej teplote,

n20 - index lomu pri 200C

Vplyv teploty na hodnoty indexov lomu plynov a kvapalín súvisí s hodnotami ich koeficientov objemovej rozťažnosti.

Objem všetkých plynov a kvapalín sa pri zahrievaní zvyšuje, hustota klesá a v dôsledku toho sa indikátor znižuje

Index lomu meraný pri 200 °C a vlnovej dĺžke svetla 589,3 nm je označený indexom nD20

Závislosť indexu lomu homogénneho dvojzložkového systému od jeho stavu sa stanoví experimentálne stanovením indexu lomu pre množstvo štandardných systémov (napríklad roztokov), ktorých obsah zložiek je známy.

4) koncentrácia látky v roztoku.

Pre veľa vodné roztoky látok sa spoľahlivo merajú indexy lomu pri rôznych koncentráciách a teplotách a v týchto prípadoch môžete použiť referenčné refraktometrické tabuľky.

Prax ukazuje, že keď obsah rozpustenej látky nepresahuje 10-20%, spolu s grafickou metódou je v mnohých prípadoch možné použiť lineárna rovnica typ:

n=nie+FC,

n- index lomu roztoku,

č je index lomu čistého rozpúšťadla,

C— koncentrácia rozpustenej látky, %

F-empirický koeficient, ktorého hodnota sa zistí

stanovením indexov lomu roztokov známej koncentrácie.

REFRAKTOMETRE.

Refraktometre sú zariadenia používané na meranie indexu lomu.

Existujú 2 typy týchto prístrojov: refraktometer typu Abbe a typ Pulfrich. V týchto aj v iných sú merania založené na určení veľkosti medzného uhla lomu. V praxi sa používajú refraktometre rôzne systémy: laboratórne-RL, univerzálne RLU atď.

Index lomu destilovanej vody n0 = 1,33299, v praxi sa tento ukazovateľ považuje za referenčný ako n0 =1,333.

Princíp činnosti na refraktometroch je založený na stanovení indexu lomu metódou limitného uhla (uhol úplného odrazu svetla).

Ručný refraktometer

Refraktometer Abbe