REFRAKTIVER INDIKATOR(Brechungsindex) - optisch. Umwelteigenschaft verbunden mit Lichtbrechung an der Grenzfläche zwischen zwei transparenten, optisch homogenen und isotropen Medien während ihres Übergangs von einem Medium zum anderen und aufgrund der unterschiedlichen Phasengeschwindigkeiten der Lichtausbreitung in den Medien. Der Wert von P. p., gleich dem Verhältnis dieser Geschwindigkeiten. relativ

P. p. dieser Umgebungen. Fällt Licht auf das zweite oder erste Medium aus (wobei die Lichtausbreitungsgeschwindigkeit mit), dann sind die Mengen absolute PP dieser Umgebungen. In diesem Fall kann das Brechungsgesetz in der Form geschrieben werden, wobei und die Einfalls- und Brechungswinkel sind.

Die Größe des absoluten P. p. hängt von der Art und Struktur des Stoffes, seinem Aggregatzustand, Temperatur, Druck usw. ab. Bei hohen Intensitäten hängt der p. p. von der Lichtintensität ab (vgl. nichtlineare Optik). Bei einer Reihe von Substanzen ändert sich P. p. unter dem Einfluss von außen. elektrisch Felder ( Kerr-Effekt- in Flüssigkeiten und Gasen; elektrooptisch Pockels-Effekt- in Kristallen).

Für ein gegebenes Medium hängt die Absorptionsbande von der Wellenlänge l des Lichts ab, und im Bereich der Absorptionsbanden ist diese Abhängigkeit anomal (siehe Abb. Lichtstreuung). Die Absorptionsbande liegt bei fast allen Medien nahe bei 1, im sichtbaren Bereich bei Flüssigkeiten und Feststoffen bei etwa 1,5; im IR-Bereich für eine Reihe transparenter Medien 4.0 (für Ge).

Sie sind durch zwei parametrische Phänomene gekennzeichnet: gewöhnliche (ähnlich isotropen Medien) und außerordentliche, deren Größe vom Einfallswinkel des Strahls und folglich von der Ausbreitungsrichtung des Lichts im Medium abhängt (siehe Abb. Kristalloptik). Für Medien mit Absorption (insbesondere für Metalle) ist der Absorptionskoeffizient eine komplexe Größe und kann dargestellt werden als wobei n der übliche Absorptionskoeffizient ist, der Absorptionsindex ist (vgl. Lichtabsorption, Metalloptik).

P. p. ist makroskopisch. charakteristisch für die Umgebung und mit ihr verbunden ist Permittivität n magn. Permeabilität Klassisch elektronische Theorie (vgl. Lichtstreuung) ermöglicht es Ihnen, den Wert von P. p. mit mikroskopisch zu assoziieren. Eigenschaften der Umgebung - elektronisch Polarisierbarkeit Atom (oder Molekül) abhängig von der Art der Atome und der Lichtfrequenz und dem Medium: wo N ist die Anzahl der Atome pro Volumeneinheit. Einwirken auf ein Atom (Molekül) elektrisch. Feld der Lichtwelle bewirkt eine Verschiebung des Optischen. ein Elektron aus einer Gleichgewichtsposition; das Atom wird induziert. Das Dipolmoment ändert sich zeitlich mit der Frequenz des einfallenden Lichts und ist eine Quelle sekundärer kohärenter Wellen, to-rye. interferieren mit der auf das Medium einfallenden Welle, bilden sie die resultierende Lichtwelle, die sich im Medium mit Phasengeschwindigkeit ausbreitet, und daher

Die Intensität herkömmlicher (Nicht-Laser-) Lichtquellen ist relativ gering; das Feld einer auf ein Atom einwirkenden Lichtwelle ist viel kleiner als das inneratomare elektrische Feld. Felder, und ein Elektron in einem Atom kann als harmonisch betrachtet werden. Oszillator. In dieser Annäherung ist der Wert von und P. p.

Sie sind konstante Werte (bei einer bestimmten Frequenz), unabhängig von der Lichtintensität. In intensiven Lichtströmen, die von leistungsstarken Lasern erzeugt werden, ist die Größe der Elektrik. das Feld einer Lichtwelle kann dem inneratomaren elektrischen Reich entsprechen. Feldern und dem Harmony-Modell erweist sich der Oszillator als nicht akzeptabel. Die Berücksichtigung der Anharmonizität der Kräfte im Elektron-Atom-System führt zur Abhängigkeit der Polarisierbarkeit des Atoms und damit des Polarisationskoeffizienten von der Lichtintensität. Die Verbindung zwischen und erweist sich als nichtlinear; P. p. kann im Formular dargestellt werden

Wo - P. p. bei niedrigen Lichtintensitäten; (normalerweise akzeptierte Bezeichnung) - eine nichtlineare Addition zum P. p. oder Koeffizienten. Nichtlinearität. P. p. hängt zum Beispiel von der Beschaffenheit der Umgebung ab. für Silikatglas

P. p. wird auch durch die hohe Intensität als Ergebnis der Wirkung beeinflusst Elektrostriktion, Änderung der Dichte des Mediums, Hochfrequenz für anisotrope Moleküle (in einer Flüssigkeit), sowie als Folge einer Temperaturerhöhung durch Absorption

Lichtbrechung- ein Phänomen, bei dem ein Lichtstrahl, der von einem Medium in ein anderes übergeht, an der Grenze dieser Medien seine Richtung ändert.

Die Lichtbrechung erfolgt nach folgendem Gesetz:
Der einfallende und der gebrochene Strahl sowie die auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien gezogene Senkrechte im Auftreffpunkt des Strahls liegen in derselben Ebene. Das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels ist für zwei Medien ein konstanter Wert:
,
wo α - Einfallswinkel,
β - Brechungswinkel
n - unabhängig vom Einfallswinkel ein konstanter Wert.

Wenn sich der Einfallswinkel ändert, ändert sich auch der Brechungswinkel. Je größer der Einfallswinkel, desto größer der Brechungswinkel.
Wenn Licht von einem optisch weniger dichten Medium in ein dichteres Medium übergeht, dann ist der Brechungswinkel immer kleiner als der Einfallswinkel: β < α.
Ein senkrecht zur Grenzfläche zwischen zwei Medien gerichteter Lichtstrahl gelangt von einem Medium zum anderen ohne zu brechen.

absoluter Brechungsindex eines Stoffes- ein Wert gleich dem Verhältnis der Phasengeschwindigkeiten des Lichts (elektromagnetische Wellen) im Vakuum und in einem gegebenen Medium n=c/v
Der im Brechungsgesetz enthaltene Wert n wird als relativer Brechungsindex für ein Medienpaar bezeichnet.

Der Wert n ist der relative Brechungsindex von Medium B in Bezug auf Medium A, und n" = 1/n ist der relative Brechungsindex von Medium A in Bezug auf Medium B.
Dieser Wert ist ceteris paribus größer als Eins, wenn der Strahl von einem dichteren Medium zu einem weniger dichten Medium übergeht, und kleiner als Eins, wenn der Strahl von einem weniger dichten Medium zu einem dichteren Medium übergeht (z. B. von einem Gas oder von Vakuum zu einer Flüssigkeit oder einem Feststoff). Es gibt Ausnahmen von dieser Regel, und daher ist es üblich, ein Medium als optisch mehr oder weniger dicht als ein anderes zu bezeichnen.
Ein Strahl, der aus dem luftleeren Raum auf die Oberfläche eines Mediums B fällt, wird stärker gebrochen, als wenn er von einem anderen Medium A darauf fällt; Der Brechungsindex eines aus dem luftleeren Raum auf ein Medium auftreffenden Strahls wird als absoluter Brechungsindex bezeichnet.

(Absolut - relativ zum Vakuum.
Relativ - relativ zu jeder anderen Substanz (z. B. derselben Luft).
Der relative Index zweier Substanzen ist das Verhältnis ihrer absoluten Indizes.)

Totale interne Reflexion- innere Reflexion, sofern der Einfallswinkel einen bestimmten kritischen Winkel überschreitet. In diesem Fall wird die einfallende Welle vollständig reflektiert und der Wert des Reflexionskoeffizienten übersteigt seine höchsten Werte für polierte Oberflächen. Der Reflexionskoeffizient für Totalreflexion ist wellenlängenunabhängig.

In der Optik wird dieses Phänomen für ein breites Spektrum elektromagnetischer Strahlung bis hin zum Röntgenbereich beobachtet.

In der geometrischen Optik wird das Phänomen mit dem Snellschen Gesetz erklärt. Bedenkt man, dass der Brechungswinkel 90° nicht überschreiten darf, erhält man, dass bei einem Einfallswinkel, dessen Sinus größer ist als das Verhältnis des kleineren Brechungsindex zum größeren Brechungsindex, die elektromagnetische Welle vollständig in das erste Medium reflektiert werden sollte.

Gemäß der Wellentheorie des Phänomens dringt die elektromagnetische Welle dennoch in das zweite Medium ein – dort breitet sich die sogenannte „non-uniform wave“ aus, die exponentiell abklingt und keine Energie mit sich fortträgt. Die charakteristische Eindringtiefe einer inhomogenen Welle in das zweite Medium liegt in der Größenordnung der Wellenlänge.

Gesetze der Lichtbrechung.

Aus allem Gesagten schließen wir:
1 . An der Grenzfläche zwischen zwei Medien unterschiedlicher optischer Dichte ändert ein Lichtstrahl beim Übergang von einem Medium zum anderen seine Richtung.
2. Beim Eintritt eines Lichtstrahls in ein Medium mit höherer optischer Dichte ist der Brechungswinkel kleiner als der Einfallswinkel; Wenn ein Lichtstrahl von einem optisch dichteren Medium in ein weniger dichtes Medium übergeht, ist der Brechungswinkel größer als der Einfallswinkel.
Die Lichtbrechung wird von Reflexion begleitet, und mit zunehmendem Einfallswinkel nimmt die Helligkeit des reflektierten Strahls zu, während der gebrochene Strahl schwächer wird. Dies kann durch Ausführen des in der Abbildung gezeigten Experiments gesehen werden. Folglich nimmt der reflektierte Strahl umso mehr Lichtenergie mit, je größer der Einfallswinkel ist.

Lassen MN- die Grenzfläche zwischen zwei transparenten Medien, zum Beispiel Luft und Wasser, JSC- fallender Strahl OV- gebrochener Strahl, - Einfallswinkel, - Brechungswinkel, - Lichtausbreitungsgeschwindigkeit im ersten Medium, - Lichtausbreitungsgeschwindigkeit im zweiten Medium.

Der Brechungsindex eines Mediums relativ zum Vakuum, also für den Fall des Übergangs von Lichtstrahlen aus dem Vakuum in ein Medium, heißt absolut und wird durch Formel (27.10) bestimmt: n=c/v.

Bei Berechnungen werden die absoluten Brechungsindizes den Tabellen entnommen, da ihr Wert durch Experimente ziemlich genau bestimmt wird. Da c größer als v ist, dann der absolute Brechungsindex ist immer größer als Eins.

Wenn Lichtstrahlung aus dem Vakuum in ein Medium gelangt, dann lautet die Formel für das zweite Brechungsgesetz:

sin i/sin β = n. (29.6)

Die Formel (29.6) wird in der Praxis auch oft verwendet, wenn Strahlen von Luft auf ein Medium übergehen, da sich die Lichtausbreitungsgeschwindigkeit in Luft nur sehr wenig von c unterscheidet. Dies ist daran zu erkennen, dass der absolute Brechungsindex von Luft 1,0029 beträgt.

Wenn der Strahl vom Medium zum Vakuum (zur Luft) geht, dann nimmt die Formel für das zweite Brechungsgesetz die Form an:

sin i/sin β = 1/n. (29.7)

In diesem Fall entfernen sich die Strahlen beim Verlassen des Mediums zwangsläufig von der Senkrechten zur Grenzfläche zwischen Medium und Vakuum.

Lassen Sie uns herausfinden, wie Sie aus den absoluten Brechungsindizes den relativen Brechungsindex n21 finden. Lassen Sie das Licht vom Medium mit dem absoluten Index n1 zum Medium mit dem absoluten Index n2 passieren. Dann ist n1 = c/V1 undn2 = s/v2, von wo:

n2/n1=v1/v2=n21. (29.8)

Die Formel für den zweiten Brechungssatz für einen solchen Fall wird oft wie folgt geschrieben:

sini/sinβ = n2/n1. (29.9)

Erinnern wir uns daran Absoluter Exponent der Maxwell-Theorie Brechung kann aus der Beziehung gefunden werden: n = √(με). Da für lichtdurchlässige Stoffe μ praktisch gleich Eins ist, können wir annehmen, dass:

n = √ε. (29.10)

Da die Schwingungsfrequenz von Lichtstrahlung in der Größenordnung von 10 14 Hz liegt, haben weder Dipole noch Ionen in einem Dielektrikum, die eine relativ große Masse haben, Zeit, ihre Position mit einer solchen Frequenz und die dielektrischen Eigenschaften eines Stoffes zu ändern unter diesen Bedingungen werden nur durch die elektronische Polarisation seiner Atome bestimmt. Dies erklärt den Unterschied zwischen dem Wert ε=n 2 aus (29.10) und ε st in der Elektrostatik. Also für Wasser ε \u003d n 2 \u003d 1,77 und ε st \u003d 81; das ionische feste Dielektrikum NaCl ε = 2,25 und ε st = 5,6. Wenn ein Stoff aus homogenen Atomen oder unpolaren Molekülen besteht, also weder Ionen noch natürliche Dipole hat, dann kann seine Polarisation nur elektronisch sein. Für ähnliche Stoffe fallen ε aus (29.10) und ε st zusammen. Ein Beispiel für eine solche Substanz ist Diamant, der nur aus Kohlenstoffatomen besteht.

Beachten Sie, dass der Wert des absoluten Brechungsindex neben der Art des Stoffes auch von der Schwingungsfrequenz bzw. von der Strahlungswellenlänge abhängt . Mit abnehmender Wellenlänge nimmt in der Regel der Brechungsindex zu.

Die mit Licht verbundenen Prozesse sind ein wichtiger Bestandteil der Physik und umgeben uns überall in unserem Alltag. Die wichtigsten in dieser Situation sind die Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts, auf denen die moderne Optik basiert. Die Lichtbrechung ist ein wichtiger Teil der modernen Wissenschaft.

Verzerrungseffekt

In diesem Artikel erfahren Sie, was das Phänomen der Lichtbrechung ist, wie das Brechungsgesetz aussieht und was daraus folgt.

Grundlagen eines physikalischen Phänomens

Wenn ein Strahl auf eine Oberfläche fällt, die durch zwei transparente Substanzen mit unterschiedlicher optischer Dichte getrennt ist (z. B. unterschiedliche Gläser oder in Wasser), wird ein Teil der Strahlen reflektiert und ein Teil dringt in die zweite Struktur ein (z. B. es breitet sich in Wasser oder Glas aus). Beim Übergang von einem Medium zum anderen ist der Strahl durch eine Richtungsänderung gekennzeichnet. Dies ist das Phänomen der Lichtbrechung.
Reflexion und Brechung des Lichts lassen sich besonders gut im Wasser beobachten.

Wasserverzerrungseffekt

Wenn man Dinge im Wasser betrachtet, erscheinen sie verzerrt. Dies macht sich besonders an der Grenze zwischen Luft und Wasser bemerkbar. Optisch scheint es, dass Unterwasserobjekte leicht abgelenkt werden. Das beschriebene physikalische Phänomen ist genau der Grund, warum alle Objekte im Wasser verzerrt erscheinen. Wenn die Strahlen auf das Glas treffen, ist dieser Effekt weniger wahrnehmbar.
Die Lichtbrechung ist ein physikalisches Phänomen, das durch eine Änderung der Richtung des Sonnenstrahls im Moment des Übergangs von einem Medium (Struktur) zu einem anderen gekennzeichnet ist.
Betrachten Sie zum besseren Verständnis dieses Prozesses das Beispiel eines Strahls, der aus Luft in Wasser fällt (ähnlich wie bei Glas). Durch Zeichnen einer Senkrechten entlang der Grenzfläche können Brechungswinkel und Rückkehr des Lichtstrahls gemessen werden. Dieser Indikator (der Brechungswinkel) ändert sich, wenn die Strömung in das Wasser (innerhalb des Glases) eindringt.
Beachten Sie! Unter diesem Parameter wird der Winkel verstanden, der eine zur Trennung zweier Stoffe gezogene Senkrechte bildet, wenn der Strahl von der ersten Struktur zur zweiten durchdringt.

Strahldurchgang

Derselbe Indikator ist typisch für andere Umgebungen. Es wird festgestellt, dass dieser Indikator von der Dichte der Substanz abhängt. Wenn der Strahl von einer weniger dichten zu einer dichteren Struktur einfällt, ist der erzeugte Verzerrungswinkel größer. Und wenn umgekehrt, dann weniger.
Gleichzeitig wirkt sich eine Änderung der Fallneigung auch auf diesen Indikator aus. Aber die Beziehung zwischen ihnen bleibt nicht konstant. Gleichzeitig bleibt das Verhältnis ihrer Sinus konstant, was durch die folgende Formel dargestellt wird: sinα / sinγ = n, wobei:

• n ist ein konstanter Wert, der für jeden spezifischen Stoff (Luft, Glas, Wasser usw.) beschrieben wird. Daher kann dieser Wert aus speziellen Tabellen ermittelt werden;
• α ist der Einfallswinkel;
• γ ist der Brechungswinkel.

Um dieses physikalische Phänomen zu bestimmen, wurde das Brechungsgesetz geschaffen.

physikalisches Gesetz

Mit dem Brechungsgesetz von Lichtströmen können Sie die Eigenschaften transparenter Substanzen bestimmen. Das Gesetz selbst besteht aus zwei Bestimmungen:

• Erster Teil. Der Strahl (einfallend, modifiziert) und die Senkrechte, die am Einfallspunkt an der Grenze wiederhergestellt wurde, z. B. Luft und Wasser (Glas usw.), befinden sich in derselben Ebene;
• zweiter Teil. Der Indikator für das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus desselben Winkels, der beim Überqueren der Grenze gebildet wird, ist ein konstanter Wert.

Beschreibung des Gesetzes

In diesem Fall tritt in dem Moment, in dem der Strahl aus der zweiten Struktur in die erste austritt (z. B. wenn der Lichtstrom von der Luft durch das Glas und zurück in die Luft geht), auch ein Verzerrungseffekt auf.

Ein wichtiger Parameter für verschiedene Objekte

Der Hauptindikator in dieser Situation ist das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zu einem ähnlichen Parameter, jedoch für Verzerrung. Wie aus dem oben beschriebenen Gesetz hervorgeht, ist dieser Indikator ein konstanter Wert.
Wenn sich der Wert der Fallneigung ändert, ist dieselbe Situation gleichzeitig typisch für einen ähnlichen Indikator. Dieser Parameter ist von großer Bedeutung, da er ein integrales Merkmal transparenter Substanzen ist.

Indikatoren für verschiedene Objekte

Dank dieses Parameters können Sie sehr gut zwischen Glasarten und einer Vielzahl von Edelsteinen unterscheiden. Es ist auch wichtig, um die Lichtgeschwindigkeit in verschiedenen Medien zu bestimmen.

Beachten Sie! Die höchste Geschwindigkeit des Lichtflusses ist im Vakuum.

Beim Übergang von einer Substanz zur anderen nimmt seine Geschwindigkeit ab. Zum Beispiel hat Diamant, der den höchsten Brechungsindex hat, eine 2,42-mal schnellere Phoals Luft. In Wasser breiten sie sich 1,33-mal langsamer aus. Für verschiedene Glasarten reicht dieser Parameter von 1,4 bis 2,2.

Beachten Sie! Einige Gläser haben einen Brechungsindex von 2,2, was dem von Diamant (2,4) sehr nahe kommt. Daher ist es nicht immer möglich, ein Stück Glas von einem echten Diamanten zu unterscheiden.

Optische Dichte von Substanzen

Licht kann verschiedene Stoffe durchdringen, die sich durch unterschiedliche optische Dichte auszeichnen. Wie wir bereits gesagt haben, können Sie mit diesem Gesetz die Eigenschaft der Dichte des Mediums (Struktur) bestimmen. Je dichter es ist, desto langsamer breitet sich die Lichtgeschwindigkeit darin aus. Beispielsweise sind Glas oder Wasser optisch dichter als Luft.
Abgesehen davon, dass dieser Parameter ein konstanter Wert ist, spiegelt er auch das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in zwei Substanzen wider. Die physikalische Bedeutung kann als folgende Formel dargestellt werden:

Dieser Indikator gibt an, wie sich die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Photonen beim Übergang von einer Substanz zur anderen ändert.

Ein weiterer wichtiger Indikator

Beim Bewegen des Lichtstroms durch transparente Objekte ist seine Polarisation möglich. Es wird beim Durchgang eines Lichtflusses aus dielektrischen isotropen Medien beobachtet. Polarisation tritt auf, wenn Photonen Glas passieren.

Polarisationseffekt

Teilpolarisation wird beobachtet, wenn der Einfallswinkel des Lichtstroms an der Grenze zweier Dielektrika von Null abweicht. Der Polarisationsgrad hängt von den Einfallswinkeln ab (Brewstersches Gesetz).

Vollständige innere Reflexion

Zum Abschluss unseres kurzen Exkurses ist es noch notwendig, einen solchen Effekt als vollwertige innere Reflexion zu betrachten.

Full-Display-Phänomen

Für das Auftreten dieses Effekts ist es notwendig, den Einfallswinkel des Lichtflusses im Moment seines Übergangs von einem dichteren zu einem weniger dichten Medium an der Grenzfläche zwischen Substanzen zu vergrößern. In einer Situation, in der dieser Parameter einen bestimmten Grenzwert überschreitet, werden die auf die Grenze dieses Abschnitts einfallenden Photonen vollständig reflektiert. Eigentlich wird dies unser gewünschtes Phänomen sein. Ohne sie war es unmöglich, Glasfasern herzustellen.

Fazit

Die praktische Anwendung der Merkmale des Verhaltens des Lichtflusses hat viel gegeben und eine Vielzahl technischer Geräte geschaffen, um unser Leben zu verbessern. Gleichzeitig hat Licht der Menschheit noch nicht alle seine Möglichkeiten eröffnet und sein praktisches Potenzial noch nicht voll ausgeschöpft.

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ZUM VORTRAG №24

"INSTRUMENTELLE ANALYSEMETHODEN"

Refraktometrie.

Literatur:

1. VD Ponomarev "Analytical Chemistry" 1983 246-251

2. AA Ishchenko "Analytical Chemistry" 2004 S. 181-184

Refraktometrie.

Die Refraktometrie ist eine der einfachsten physikalischen Analysemethoden, erfordert eine minimale Analytmenge und ist in sehr kurzer Zeit durchführbar.

Refraktometrie- ein Verfahren, das auf dem Phänomen der Brechung oder Lichtbrechung basiert, d.h. Änderung der Ausbreitungsrichtung des Lichts beim Übergang von einem Medium zum anderen.

Brechung sowie Absorption von Licht sind eine Folge seiner Wechselwirkung mit dem Medium. Das Wort Refraktometrie bedeutet Abmessungen Lichtbrechung, die durch den Wert des Brechungsindex geschätzt wird.

Brechungsindexwert n hängt ab

1) über die Zusammensetzung von Stoffen und Systemen,

2) ab in welcher konzentration und auf welche Moleküle der Lichtstrahl auf seinem Weg trifft, denn Unter Lichteinwirkung werden die Moleküle verschiedener Substanzen unterschiedlich polarisiert. Auf dieser Abhängigkeit basiert das refraktometrische Verfahren.

Dieses Verfahren hat eine Reihe von Vorteilen, wodurch es eine breite Anwendung sowohl in der chemischen Forschung als auch bei der Steuerung technologischer Prozesse gefunden hat.

1) Die Messung von Brechungsindizes ist ein sehr einfacher Prozess, der genau und mit minimalem Zeit- und Substanzaufwand durchgeführt wird.

2) Typischerweise liefern Refraktometer eine Genauigkeit von bis zu 10 % bei der Bestimmung des Brechungsindex von Licht und des Gehalts des Analyten

Die Methode der Refraktometrie dient der Echtheits- und Reinheitskontrolle, der Identifizierung einzelner Substanzen, der Strukturbestimmung organischer und anorganischer Verbindungen bei der Untersuchung von Lösungen. Refraktometrie wird zur Bestimmung der Zusammensetzung von Zweikomponentenlösungen und für ternäre Systeme eingesetzt.

Physikalische Grundlagen der Methode

REFRAKTIVER INDIKATOR.

Die Abweichung eines Lichtstrahls von seiner ursprünglichen Richtung beim Übergang von einem Medium zum anderen ist umso größer, je größer die Differenz der Liin beiden ist

diese Umgebungen.

Betrachten Sie die Brechung eines Lichtstrahls an der Grenze zweier transparenter Medien I und II (siehe Abb.). Vereinbaren wir, dass Medium II eine größere Brechkraft hat und daher n 1 und n 2- zeigt die Brechung der entsprechenden Medien. Ist Medium I weder Vakuum noch Luft, so ergibt das Verhältnis sin des Einfallswinkels des Lichtstrahls zu sin des Brechungswinkels den Wert des relativen Brechungsindex n rel. Der Wert von n rel. kann auch als Verhältnis der Brechungsindizes der betrachteten Medien definiert werden.

n rel. = ----- = ---

Der Wert des Brechungsindex hängt ab

1) die Natur von Stoffen

Die Beschaffenheit eines Stoffes wird in diesem Fall durch den Grad der Verformbarkeit seiner Moleküle unter Lichteinwirkung bestimmt - den Grad der Polarisierbarkeit. Je stärker die Polarisierbarkeit, desto stärker die Lichtbrechung.

2)Wellenlänge des einfallenden Lichts

Die Messung des Brechungsindex erfolgt bei einer Lichtwellenlänge von 589,3 nm (Linie D des Natriumspektrums).

Die Abhängigkeit des Brechungsindex von der Wellenlänge des Lichts wird als Dispersion bezeichnet. Je kürzer die Wellenlänge, desto stärker die Brechung. Daher werden Strahlen unterschiedlicher Wellenlänge unterschiedlich gebrochen.

3)Temperatur an dem gemessen wird. Voraussetzung für die Bestimmung des Brechungsindex ist die Einhaltung des Temperaturregimes. Üblicherweise wird die Bestimmung bei 20±0,3 0 С durchgeführt.

Mit steigender Temperatur nimmt der Brechungsindex ab, mit sinkender Temperatur nimmt er zu..

Die Temperaturkorrektur wird nach folgender Formel berechnet:

n t \u003d n 20 + (20-t) 0,0002, wobei

n t - Tschüss Brechungsindex bei einer bestimmten Temperatur,

n 20 - Brechungsindex bei 20 0 C

Der Einfluss der Temperatur auf die Werte der Brechungsindizes von Gasen und Flüssigkeiten hängt mit den Werten ihrer Volumenausdehnungskoeffizienten zusammen. Das Volumen aller Gase und Flüssigkeiten nimmt beim Erhitzen zu, die Dichte nimmt ab und folglich nimmt der Indikator ab

Der Brechungsindex, gemessen bei 20 0 C und einer Lichtwellenlänge von 589,3 nm, wird durch den Index angegeben n D 20

Die Abhängigkeit des Brechungsindex eines homogenen Zweikomponentensystems von seinem Zustand wird experimentell ermittelt, indem der Brechungsindex für eine Reihe von Standardsystemen (z. B. Lösungen) bestimmt wird, deren Gehalt an Komponenten bekannt ist.

4) die Konzentration eines Stoffes in einer Lösung.

Für viele wässrige Lösungen von Substanzen wurden die Brechungsindizes bei verschiedenen Konzentrationen und Temperaturen zuverlässig gemessen, und in diesen Fällen können Referenzdaten verwendet werden. Refraktometrische Tabellen. Die Praxis zeigt, dass, wenn der Gehalt der gelösten Substanz 10-20% nicht überschreitet, zusammen mit der grafischen Methode in sehr vielen Fällen eine Verwendung möglich ist lineare Gleichung wie:

n=n o +FC,

n- Brechungsindex der Lösung,

nein ist der Brechungsindex des reinen Lösungsmittels,

C- Konzentration des gelösten Stoffes, %

F-empirischer Koeffizient, dessen Wert gefunden wird

durch Bestimmung der Brechungsindizes von Lösungen bekannter Konzentration.

REFRAKTOMETER.

Refraktometer sind Geräte zur Messung des Brechungsindex. Es gibt zwei Arten dieser Instrumente: Refraktometer vom Abbe-Typ und Pulfrich-Typ. Sowohl bei diesen als auch bei anderen basieren die Messungen auf der Bestimmung der Grße des Grenzbrechwinkels. In der Praxis werden Refraktometer verschiedener Systeme verwendet: Labor-RL, Universal-RLU usw.

Der Brechungsindex von destilliertem Wasser n 0 \u003d 1,33299, in der Praxis bezieht sich dieser Indikator auf n 0 =1,333.

Das Funktionsprinzip von Refraktometern basiert auf der Bestimmung des Brechungsindex nach der Grenzwinkelmethode (Winkel der Totalreflexion von Licht).

Handrefraktometer

Refraktometer Abbe