किसी भी उत्पाद के उत्पादन के लिए एक विशिष्ट रणनीति की योजना बनाने या विभिन्न उद्देश्यों के लिए संरचनाओं के निर्माण के लिए एक परियोजना तैयार करने के लिए गणना करने में भौतिकी के नियम बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई मूल्यों की गणना की जाती है, इसलिए नियोजन कार्य शुरू करने से पहले माप और गणना की जाती है। उदाहरण के लिए, कांच का अपवर्तनांक आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या के अनुपात के बराबर होता है।

तो पहले कोणों को मापने की एक प्रक्रिया होती है, फिर उनकी साइन की गणना की जाती है, और उसके बाद ही आप वांछित मूल्य प्राप्त कर सकते हैं। सारणीबद्ध डेटा की उपलब्धता के बावजूद, हर बार अतिरिक्त गणना करना सार्थक होता है, क्योंकि संदर्भ पुस्तकें अक्सर आदर्श परिस्थितियों का उपयोग करती हैं जिन्हें वास्तविक जीवन में प्राप्त करना लगभग असंभव होता है। इसलिए, वास्तव में, संकेतक अनिवार्य रूप से सारणीबद्ध से भिन्न होगा, और कुछ स्थितियों में यह मौलिक महत्व का है।

निरपेक्ष संकेतक

पूर्ण अपवर्तक सूचकांक कांच के ब्रांड पर निर्भर करता है, क्योंकि व्यवहार में बड़ी संख्या में विकल्प होते हैं जो संरचना और पारदर्शिता की डिग्री में भिन्न होते हैं। औसतन, यह 1.5 है और एक दिशा या किसी अन्य में इस मान के आसपास 0.2 से उतार-चढ़ाव होता है। दुर्लभ मामलों में, इस आंकड़े से विचलन हो सकता है।

फिर, यदि एक सटीक संकेतक महत्वपूर्ण है, तो अतिरिक्त माप अपरिहार्य हैं। लेकिन यहां तक ​​​​कि वे 100% विश्वसनीय परिणाम नहीं देते हैं, क्योंकि आकाश में सूर्य की स्थिति और माप के दिन बादल छाए रहेंगे, अंतिम मूल्य को प्रभावित करेगा। सौभाग्य से, 99.99% मामलों में, यह केवल यह जानना पर्याप्त है कि कांच जैसी सामग्री का अपवर्तनांक एक से अधिक और दो से कम है, और अन्य सभी दसवां और सौवां हिस्सा भूमिका नहीं निभाते हैं।

भौतिकी में समस्याओं को हल करने में मदद करने वाले मंचों पर, अक्सर यह सवाल उठता है कि कांच और हीरे का अपवर्तनांक क्या है? बहुत से लोग सोचते हैं कि चूंकि ये दोनों पदार्थ दिखने में समान हैं, इसलिए इनके गुण लगभग समान होने चाहिए। लेकिन यह एक भ्रम है।

कांच के लिए अधिकतम अपवर्तन लगभग 1.7 होगा, जबकि हीरे के लिए यह आंकड़ा 2.42 तक पहुंच जाएगा। यह रत्न पृथ्वी पर उन कुछ पदार्थों में से एक है जिसका अपवर्तनांक 2 से अधिक है। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना और प्रकाश किरणों के बड़े प्रसार के कारण है। तालिका मान में परिवर्तन में फ़ेसटिंग न्यूनतम भूमिका निभाता है।

सापेक्ष संकेतक

कुछ वातावरणों के लिए सापेक्ष संकेतक को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

• - पानी के सापेक्ष कांच का अपवर्तनांक लगभग 1.18 है;
• - हवा के सापेक्ष उसी सामग्री का अपवर्तनांक 1.5 के बराबर है;
• - अल्कोहल के सापेक्ष अपवर्तनांक - 1.1.

संकेतक का मापन और सापेक्ष मूल्य की गणना एक प्रसिद्ध एल्गोरिथम के अनुसार की जाती है। एक सापेक्ष पैरामीटर खोजने के लिए, आपको एक तालिका मान को दूसरे से विभाजित करना होगा। या दो वातावरणों के लिए प्रयोगात्मक गणना करें, और फिर प्राप्त आंकड़ों को विभाजित करें। इस तरह के ऑपरेशन अक्सर भौतिकी में प्रयोगशाला कक्षाओं में किए जाते हैं।

अपवर्तनांक का निर्धारण

व्यवहार में कांच के अपवर्तनांक को निर्धारित करना काफी कठिन है, क्योंकि प्रारंभिक डेटा को मापने के लिए उच्च-सटीक उपकरणों की आवश्यकता होती है। कोई भी त्रुटि बढ़ जाएगी, क्योंकि गणना जटिल सूत्रों का उपयोग करती है जिसमें त्रुटियों की अनुपस्थिति की आवश्यकता होती है।

सामान्य तौर पर, यह गुणांक दर्शाता है कि एक निश्चित बाधा से गुजरने पर प्रकाश किरणों के प्रसार की गति कितनी बार धीमी हो जाती है। इसलिए, यह केवल पारदर्शी सामग्री के लिए विशिष्ट है। संदर्भ मूल्य के लिए, अर्थात इकाई के लिए, गैसों का अपवर्तनांक लिया जाता है। यह गणना में कुछ मूल्य से शुरू करने में सक्षम होने के लिए किया गया था।

यदि एक सनबीम एक कांच की सतह पर एक अपवर्तक सूचकांक के साथ गिरता है जो कि टेबल वैल्यू के बराबर है, तो इसे कई तरीकों से बदला जा सकता है:

• 1. शीर्ष पर एक फिल्म गोंद करें, जिसमें अपवर्तक सूचकांक कांच की तुलना में अधिक होगा। इस सिद्धांत का उपयोग कार की खिड़की को रंगने में किया जाता है ताकि यात्री आराम को बेहतर बनाया जा सके और चालक को सड़क को अधिक स्पष्ट रूप से देखने की अनुमति मिल सके। साथ ही, फिल्म बैक और अल्ट्रावायलट रेडिएशन को रोके रखेगी।
• 2. कांच को पेंट से पेंट करें। सस्ते धूप के चश्मे के निर्माता यही करते हैं, लेकिन ध्यान रखें कि यह आपकी आंखों की रोशनी के लिए हानिकारक हो सकता है। अच्छे मॉडलों में, चश्मे को एक विशेष तकनीक का उपयोग करके तुरंत रंगीन बनाया जाता है।
• 3. गिलास को किसी तरल पदार्थ में डुबोएं। यह केवल प्रयोगों के लिए उपयोगी है।

यदि प्रकाश किरण कांच से गुजरती है, तो अगली सामग्री पर अपवर्तक सूचकांक की गणना सापेक्ष गुणांक का उपयोग करके की जाती है, जिसे सारणीबद्ध मूल्यों की एक दूसरे से तुलना करके प्राप्त किया जा सकता है। व्यावहारिक या प्रायोगिक भार वहन करने वाले ऑप्टिकल सिस्टम के डिजाइन में ये गणना बहुत महत्वपूर्ण हैं। यहां त्रुटियों की अनुमति नहीं है, क्योंकि वे पूरे डिवाइस को खराब कर देंगे, और फिर इसके साथ प्राप्त कोई भी डेटा बेकार हो जाएगा।

अपवर्तक सूचकांक के साथ कांच में प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए, आपको अपवर्तक सूचकांक द्वारा निर्वात में गति के निरपेक्ष मान को विभाजित करने की आवश्यकता होती है। निर्वात का उपयोग संदर्भ माध्यम के रूप में किया जाता है, क्योंकि किसी भी पदार्थ की अनुपस्थिति के कारण अपवर्तन वहां कार्य नहीं करता है जो किसी दिए गए प्रक्षेपवक्र के साथ प्रकाश किरणों की निर्बाध गति में हस्तक्षेप कर सकता है।

किसी भी परिकलित संकेतक में, गति संदर्भ माध्यम की तुलना में कम होगी, क्योंकि अपवर्तनांक हमेशा एक से अधिक होता है।

8वीं कक्षा के भौतिकी पाठ्यक्रम में आप प्रकाश के अपवर्तन की परिघटना से परिचित हुए। अब आप जानते हैं कि प्रकाश एक निश्चित आवृत्ति रेंज की विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। प्रकाश की प्रकृति के बारे में ज्ञान के आधार पर आप अपवर्तन के भौतिक कारण को समझ सकेंगे और इससे जुड़ी कई अन्य प्रकाश घटनाओं की व्याख्या कर सकेंगे।

चावल। 141. एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर, बीम अपवर्तित हो जाती है, अर्थात, प्रसार की दिशा बदल जाती है

प्रकाश अपवर्तन के नियम के अनुसार (चित्र 141):

• किरण आपतित, अपवर्तित और लम्बवत् दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ पर किरण के आपतन बिंदु पर खींची गई किरणें एक ही तल में होती हैं; आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात इन दोनों माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है

जहाँ n 21 पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक है।

यदि किरण निर्वात से किसी माध्यम में जाती है, तो

जहाँ n दूसरे माध्यम का पूर्ण अपवर्तनांक (या केवल अपवर्तनांक) है। इस मामले में, पहला "पर्यावरण" निर्वात है, जिसका पूर्ण सूचकांक एक के रूप में लिया जाता है।

प्रकाश अपवर्तन के नियम की खोज आनुभविक रूप से डच वैज्ञानिक विलेबॉर्ड स्नेलियस ने 1621 में की थी। इस कानून को प्रकाशिकी पर एक ग्रंथ में तैयार किया गया था, जो उनकी मृत्यु के बाद वैज्ञानिक के कागजात में पाया गया था।

स्नेल की खोज के बाद, कई वैज्ञानिकों ने एक परिकल्पना सामने रखी कि प्रकाश का अपवर्तन इसकी गति में बदलाव के कारण होता है जब यह दो मीडिया की सीमा से गुजरता है। इस परिकल्पना की वैधता की पुष्टि फ्रांसीसी गणितज्ञ पियरे फ़र्मेट (1662 में) और डच भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन ह्यूजेंस (1690 में) द्वारा स्वतंत्र रूप से किए गए सैद्धांतिक प्रमाणों से हुई थी। अलग-अलग रास्तों से वे एक ही परिणाम पर पहुंचे, यह साबित करते हुए कि

• आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात इन दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है, जो इन माध्यमों में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है:

(3)

समीकरण (3) से यह निम्नानुसार है कि यदि अपवर्तन कोण β आपतन कोण a से कम है, तो दूसरे माध्यम में दी गई आवृत्ति का प्रकाश पहले की तुलना में अधिक धीरे-धीरे फैलता है, अर्थात V 2

समीकरण (3) में शामिल मात्राओं का संबंध सापेक्ष अपवर्तनांक की परिभाषा के एक अन्य सूत्रीकरण के प्रकट होने के एक अच्छे कारण के रूप में कार्य करता है:

• पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक इन मीडिया में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर एक भौतिक मात्रा है:

एन 21 \u003d वी 1 / वी 2 (4)

प्रकाश की किरण को निर्वात से किसी माध्यम में जाने दें। समीकरण (4) में v1 को निर्वात c में प्रकाश की गति के साथ, और v 2 को माध्यम v में प्रकाश की गति से बदलने पर, हम समीकरण (5) प्राप्त करते हैं, जो कि निरपेक्ष अपवर्तनांक की परिभाषा है:

• किसी माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक एक भौतिक मात्रा है जो निर्वात में प्रकाश की गति और किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है:

समीकरणों (4) और (5) के अनुसार, n 21 दिखाता है कि प्रकाश की गति कितनी बार बदलती है जब यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती है, और n - जब यह निर्वात से माध्यम में जाती है। यह अपवर्तक सूचकांकों का भौतिक अर्थ है।

किसी भी पदार्थ के निरपेक्ष अपवर्तनांक n का मान एकता से अधिक होता है (इसकी पुष्टि भौतिक संदर्भ पुस्तकों की सारणी में निहित आंकड़ों से होती है)। फिर, समीकरण (5) के अनुसार, c/v > 1 और c > v, यानी किसी भी पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात में प्रकाश की गति से कम होती है।

कठोर औचित्य दिए बिना (वे जटिल और बोझिल हैं), हम ध्यान दें कि जब प्रकाश की गति में कमी का कारण निर्वात से पदार्थ में जाता है, तो परमाणुओं और पदार्थ के अणुओं के साथ प्रकाश तरंग की बातचीत होती है। पदार्थ का ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक होगा, यह संपर्क उतना ही मजबूत होगा, प्रकाश की गति उतनी ही कम होगी और अपवर्तनांक जितना अधिक होगा। इस प्रकार, एक माध्यम में प्रकाश की गति और निरपेक्ष अपवर्तनांक इस माध्यम के गुणों से निर्धारित होते हैं।

पदार्थों के अपवर्तक सूचकांकों के संख्यात्मक मूल्यों के अनुसार, उनके ऑप्टिकल घनत्व की तुलना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रकार के कांच के अपवर्तनांक 1.470 से 2.040 तक होते हैं, जबकि पानी का अपवर्तनांक 1.333 होता है। इसका मतलब है कि कांच पानी की तुलना में वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम है।

आइए हम चित्र 142 की ओर मुड़ें, जिसकी सहायता से हम यह समझा सकते हैं कि क्यों, दो माध्यमों की सीमा पर, गति में परिवर्तन के साथ, प्रकाश तरंग के प्रसार की दिशा भी बदल जाती है।

चावल। 142. जब प्रकाश तरंगें हवा से पानी में जाती हैं, तो प्रकाश की गति कम हो जाती है, तरंग के सामने, और इसके साथ इसकी गति, दिशा बदल जाती है

यह आंकड़ा हवा से पानी में गुजरने वाली एक प्रकाश तरंग और इन मीडिया के बीच इंटरफेस पर एक कोण पर घटना को दर्शाता है। हवा में, प्रकाश v 1 की गति से और पानी में धीमी गति से v 2 में फैलता है।

तरंग का बिंदु A पहले सीमा पर पहुंचता है। समय की अवधि में t, बिंदु B, एक ही गति v 1 से हवा में चलते हुए, बिंदु B पर पहुंचेगा। "उसी समय के दौरान, बिंदु A, कम गति v 2 पर पानी में चलते हुए, कम दूरी तय करेगा , केवल बिंदु A तक पहुँचता है"। इस मामले में, पानी में तथाकथित तरंग मोर्चा ए "बी" हवा में एबी लहर के सामने के संबंध में एक निश्चित कोण पर घुमाया जाएगा। और वेग वेक्टर (जो हमेशा तरंग के सामने लंबवत होता है और इसके प्रसार की दिशा के साथ मेल खाता है) घूमता है, सीधी रेखा OO के पास, मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत। इस मामले में, अपवर्तन कोण β कम है आपतन कोण α की तुलना में प्रकाश का अपवर्तन इस प्रकार होता है।

चित्र से यह भी देखा जा सकता है कि जब दूसरे माध्यम से गुजरते हुए और तरंग के सामने की ओर मुड़ते हैं, तो तरंग दैर्ध्य भी बदल जाता है: वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम में जाने पर, गति कम हो जाती है, तरंग दैर्ध्य भी कम हो जाता है (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.

प्रशन

1. दोनों में से कौन सा पदार्थ वैकल्पिक रूप से सघन है?
2. मीडिया में प्रकाश की गति के संदर्भ में अपवर्तक सूचकांक कैसे निर्धारित किए जाते हैं?
3. प्रकाश सबसे तेज गति से कहाँ यात्रा करता है?
4. निर्वात से माध्यम में या कम प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम से उच्च वाले माध्यम में जाने पर प्रकाश की गति में कमी का भौतिक कारण क्या है?
5. माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक और उसमें प्रकाश की गति क्या निर्धारित करती है (अर्थात वे किस पर निर्भर करती हैं)?
6. स्पष्ट कीजिए कि चित्र 142 क्या दर्शाता है।

एक व्यायाम

आइए हम अपवर्तन के नियम को तैयार करते समय § 81 में हमारे द्वारा पेश किए गए अपवर्तक सूचकांक पर अधिक विस्तृत विचार करें।

अपवर्तक सूचकांक ऑप्टिकल गुणों और उस माध्यम पर निर्भर करता है जिससे किरण गिरती है और जिस माध्यम से यह प्रवेश करती है। जब निर्वात से प्रकाश किसी माध्यम पर पड़ता है तो प्राप्त अपवर्तनांक इस माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहलाता है।

चावल। 184. दो मीडिया का सापेक्ष अपवर्तनांक:

माना पहले माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक हो और दूसरा माध्यम - . पहले और दूसरे माध्यम की सीमा पर अपवर्तन को ध्यान में रखते हुए, हम यह सुनिश्चित करते हैं कि पहले माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान अपवर्तक सूचकांक, तथाकथित सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक, के पूर्ण अपवर्तक सूचकांक के अनुपात के बराबर है दूसरा और पहला मीडिया:

(चित्र। 184)। इसके विपरीत, दूसरे माध्यम से पहले माध्यम में जाने पर, हमारे पास एक सापेक्ष अपवर्तनांक होता है

दो मीडिया के सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक और उनके पूर्ण अपवर्तक सूचकांक के बीच स्थापित संबंध भी सैद्धांतिक रूप से नए प्रयोगों के बिना प्राप्त किया जा सकता है, जैसे कि यह प्रतिवर्तीता के कानून के लिए किया जा सकता है (§ 82),

उच्च अपवर्तनांक वाले माध्यम को प्रकाशिक रूप से सघन कहा जाता है। वायु के सापेक्ष विभिन्न माध्यमों का अपवर्तनांक सामान्यतः मापा जाता है। वायु का निरपेक्ष अपवर्तनांक है। इस प्रकार, किसी भी माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक सूत्र द्वारा वायु के सापेक्ष उसके अपवर्तनांक से संबंधित होता है

तालिका 6. वायु के सापेक्ष विभिन्न पदार्थों का अपवर्तनांक

अपवर्तनांक प्रकाश की तरंगदैर्घ्य अर्थात उसके रंग पर निर्भर करता है। अलग-अलग रंग अलग-अलग अपवर्तक सूचकांकों के अनुरूप होते हैं। यह परिघटना, जिसे परिक्षेपण कहते हैं, प्रकाशिकी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। हम बाद के अध्यायों में इस घटना से बार-बार निपटेंगे। तालिका में दिया गया डेटा। 6, पीली रोशनी का संदर्भ लें।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि परावर्तन के नियम को औपचारिक रूप से उसी रूप में लिखा जा सकता है जैसे अपवर्तन का नियम। याद रखें कि हम हमेशा कोणों को लंबवत से संबंधित किरण तक मापने के लिए सहमत हुए थे। इसलिए, हमें आपतन कोण और परावर्तन कोण को विपरीत संकेतों वाला मानना ​​चाहिए, अर्थात। परावर्तन के नियम को इस प्रकार लिखा जा सकता है

अपवर्तन के नियम (83.4) की तुलना करने पर, हम देखते हैं कि परावर्तन के नियम को अपवर्तन के नियम का एक विशेष मामला माना जा सकता है। परावर्तन और अपवर्तन के नियमों के बीच यह औपचारिक समानता व्यावहारिक समस्याओं को हल करने में बहुत काम आती है।

पिछली प्रस्तुति में, अपवर्तक सूचकांक का अर्थ माध्यम के एक स्थिरांक का था, जो इससे गुजरने वाले प्रकाश की तीव्रता से स्वतंत्र था। अपवर्तक सूचकांक की ऐसी व्याख्या काफी स्वाभाविक है; हालांकि, आधुनिक लेज़रों का उपयोग करके प्राप्त होने वाली उच्च विकिरण तीव्रता के मामले में, यह उचित नहीं है। इस मामले में, माध्यम के गुण जिससे मजबूत प्रकाश विकिरण गुजरता है, इसकी तीव्रता पर निर्भर करता है। जैसा कि वे कहते हैं, माध्यम अरैखिक हो जाता है। माध्यम की अरैखिकता स्वयं प्रकट होती है, विशेष रूप से, इस तथ्य में कि उच्च तीव्रता की एक प्रकाश तरंग अपवर्तनांक को बदल देती है। विकिरण की तीव्रता पर अपवर्तनांक की निर्भरता का रूप है

यहाँ, सामान्य अपवर्तनांक है, a गैर-रैखिक अपवर्तनांक है, और आनुपातिकता कारक है। इस सूत्र में अतिरिक्त पद या तो धनात्मक या ऋणात्मक हो सकता है।

अपवर्तनांक में आपेक्षिक परिवर्तन अपेक्षाकृत छोटे होते हैं। पर गैर-रैखिक अपवर्तक सूचकांक। हालांकि, अपवर्तनांक में इस तरह के छोटे परिवर्तन भी ध्यान देने योग्य हैं: वे स्वयं को प्रकाश के आत्म-केंद्रित होने की एक अजीबोगरीब घटना में प्रकट करते हैं।

एक सकारात्मक अरैखिक अपवर्तनांक वाले माध्यम पर विचार करें। इस मामले में, बढ़ी हुई प्रकाश तीव्रता के क्षेत्र एक साथ बढ़े हुए अपवर्तक सूचकांक के क्षेत्र हैं। आमतौर पर, वास्तविक लेजर विकिरण में, बीम के क्रॉस सेक्शन पर तीव्रता का वितरण असमान होता है: अक्ष के साथ तीव्रता अधिकतम होती है और बीम के किनारों की ओर आसानी से घट जाती है, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 185 ठोस वक्र। इसी तरह का वितरण एक गैर-रेखीय माध्यम के साथ सेल के क्रॉस सेक्शन पर अपवर्तक सूचकांक में परिवर्तन का भी वर्णन करता है, जिसके अक्ष के साथ लेजर बीम फैलता है। अपवर्तनांक, जो कोशिका अक्ष के साथ सबसे बड़ा होता है, धीरे-धीरे इसकी दीवारों की ओर घटता है (चित्र 185 में धराशायी वक्र)।

अक्ष के समानांतर लेज़र से निकलने वाली किरणों की एक किरण, एक चर अपवर्तक सूचकांक वाले माध्यम में गिरती है, उस दिशा में विक्षेपित होती है जहां यह अधिक होती है। इसलिए, OSP सेल के आसपास के क्षेत्र में एक बढ़ी हुई तीव्रता से इस क्षेत्र में प्रकाश किरणों की सांद्रता होती है, जिसे योजनाबद्ध रूप से क्रॉस सेक्शन और अंजीर में दिखाया गया है। 185, और इससे . अंततः, एक अरेखीय माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश पुंज का प्रभावी अनुप्रस्थ काट काफी कम हो जाता है। प्रकाश एक संकीर्ण चैनल के माध्यम से एक बढ़े हुए अपवर्तक सूचकांक के साथ गुजरता है। इस प्रकार, लेज़र बीम संकरी हो जाती है, और अरेखीय माध्यम तीव्र विकिरण की क्रिया के तहत अभिसारी लेंस के रूप में कार्य करता है। इस घटना को आत्म-केंद्रित कहा जाता है। यह देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, तरल नाइट्रोबेंजीन में।

चावल। 185. क्यूवेट के प्रवेश द्वार पर किरणों के लेजर बीम के क्रॉस सेक्शन पर विकिरण तीव्रता और अपवर्तक सूचकांक का वितरण (ए), इनपुट एंड के पास (), बीच में (), क्यूवेट के आउटपुट एंड के पास ( )

पारदर्शी ठोसों के अपवर्तनांक का निर्धारण

और तरल पदार्थ

उपकरण और सहायक उपकरण: एक प्रकाश फिल्टर के साथ एक माइक्रोस्कोप, एक क्रॉस के रूप में एबी चिह्न के साथ एक समतल-समानांतर प्लेट; रेफ्रेक्टोमीटर ब्रांड "आरएल"; तरल पदार्थ का सेट।

उद्देश्य:कांच और तरल पदार्थों के अपवर्तनांक निर्धारित करें।

माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कांच के अपवर्तनांक का निर्धारण

एक पारदर्शी ठोस के अपवर्तनांक को निर्धारित करने के लिए, इस सामग्री से बने एक निशान के साथ एक समतल-समानांतर प्लेट का उपयोग किया जाता है।

निशान में दो परस्पर लंबवत खरोंच होते हैं, जिनमें से एक (ए) नीचे की तरफ लगाया जाता है, और दूसरा (बी) - प्लेट की ऊपरी सतह पर। प्लेट को मोनोक्रोमैटिक प्रकाश से रोशन किया जाता है और एक माइक्रोस्कोप के तहत जांच की जाती है। पर
चावल। 4.7 एक ऊर्ध्वाधर विमान द्वारा जांच की गई प्लेट का एक खंड दिखाता है।

ग्लास-एयर इंटरफेस पर अपवर्तन के बाद किरणें AD और AE DD1 और EE1 दिशाओं में जाती हैं और माइक्रोस्कोप के उद्देश्य में गिरती हैं।

एक पर्यवेक्षक जो ऊपर से प्लेट को देखता है, वह बिंदु A को किरणों DD1 और EE1 की निरंतरता के चौराहे पर देखता है, अर्थात। बिंदु सी पर

इस प्रकार, बिंदु A बिंदु C पर स्थित पर्यवेक्षक को लगता है। आइए प्लेट सामग्री के अपवर्तनांक n, मोटाई d और प्लेट की स्पष्ट मोटाई d1 के बीच संबंध खोजें।

4.7 यह देखा जा सकता है कि VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, कहाँ से

टीजीआई/टीजीआर = एबी/बीसी,

जहाँ AB = d प्लेट की मोटाई है; ईसा पूर्व = d1 स्पष्ट प्लेट मोटाई।

यदि कोण i और r छोटे हैं, तो

सिनी/सिनर = टीजीआई/टीजीआर, (4.5)

वे। सिनी/सिनर = d/d1.

प्रकाश के अपवर्तन के नियम को ध्यान में रखते हुए, हम प्राप्त करते हैं

d/d1 की माप माइक्रोस्कोप का उपयोग करके की जाती है।

माइक्रोस्कोप की ऑप्टिकल योजना में दो प्रणालियां होती हैं: एक अवलोकन प्रणाली, जिसमें एक उद्देश्य और एक ट्यूब में एक ऐपिस लगा होता है, और एक रोशनी प्रणाली, जिसमें एक दर्पण और एक हटाने योग्य प्रकाश फिल्टर होता है। छवि फ़ोकसिंग ट्यूब के दोनों किनारों पर स्थित हैंडल को घुमाकर किया जाता है।

दाहिने हैंडल की धुरी पर एक लिम्ब स्केल वाली डिस्क होती है।

निश्चित सूचक के सापेक्ष अंग पर पठन b उद्देश्य से सूक्ष्मदर्शी चरण तक h की दूरी निर्धारित करता है:

गुणांक k इंगित करता है कि जब हैंडल को 1° घुमाया जाता है तो माइक्रोस्कोप ट्यूब कितनी ऊंचाई तक चलती है।

इस सेटअप में उद्देश्य का व्यास दूरी h की तुलना में छोटा है, इसलिए सबसे बाहरी बीम जो उद्देश्य में प्रवेश करती है, माइक्रोस्कोप के ऑप्टिकल अक्ष के साथ एक छोटा कोण i बनाती है।

प्लेट में प्रकाश का अपवर्तन कोण r कोण i से कम होता है, अर्थात। भी छोटा है, जो स्थिति (4.5) के अनुरूप है।

कार्य आदेश

1. प्लेट को माइक्रोस्कोप स्टेज पर रखें ताकि स्ट्रोक ए और बी के प्रतिच्छेदन बिंदु (चित्र देखें।

अपवर्तक सूचकांक

4.7) देखने के क्षेत्र में था।

2. ट्यूब को ऊपर की स्थिति में उठाने के लिए लिफ्टिंग मैकेनिज्म के हैंडल को घुमाएं।

3. ऐपिस में देखते हुए, हैंडल को घुमाते हुए माइक्रोस्कोप ट्यूब को धीरे-धीरे नीचे करें जब तक कि प्लेट की ऊपरी सतह पर लागू खरोंच बी की एक स्पष्ट छवि देखने के क्षेत्र में प्राप्त न हो जाए। अंग के संकेत b1 को रिकॉर्ड करें, जो माइक्रोस्कोप के उद्देश्य से प्लेट के शीर्ष किनारे तक h1 की दूरी के समानुपाती है: h1 = kb1 (चित्र।

4. खरोंच A की स्पष्ट छवि प्राप्त होने तक ट्यूब को सुचारू रूप से नीचे करना जारी रखें, जो बिंदु C पर स्थित पर्यवेक्षक को प्रतीत होता है। लिंबस का एक नया रीडिंग b2 रिकॉर्ड करें। उद्देश्य से प्लेट की ऊपरी सतह तक h1 की दूरी b2 के समानुपाती होती है:
h2 = kb2 (चित्र। 4.8, बी)।

बिंदु B और C से लेंस की दूरी समान है, क्योंकि प्रेक्षक उन्हें समान रूप से स्पष्ट रूप से देखता है।

ट्यूब h1-h2 का विस्थापन प्लेट की स्पष्ट मोटाई के बराबर है (चित्र।

d1 = h1-h2 = (b1-b2)k। (4.8)

5. स्ट्रोक के चौराहे पर प्लेट की मोटाई d मापें। ऐसा करने के लिए, एक सहायक कांच की प्लेट 2 को परीक्षण प्लेट 1 (चित्र 4.9) के नीचे रखें और माइक्रोस्कोप ट्यूब को तब तक नीचे करें जब तक कि लेंस परीक्षण प्लेट को (थोड़ा) स्पर्श न कर ले। अंग a1 के संकेत पर ध्यान दें। अध्ययन के तहत प्लेट निकालें और माइक्रोस्कोप की ट्यूब को तब तक नीचे करें जब तक कि उद्देश्य प्लेट 2 को न छू ले।

नोट संकेत a2.

उसी समय, माइक्रोस्कोप का उद्देश्य अध्ययन के तहत प्लेट की मोटाई के बराबर ऊंचाई तक गिर जाएगा, अर्थात।

डी = (ए 1-ए 2) के। (4.9)

6. सूत्र का उपयोग करके प्लेट सामग्री के अपवर्तनांक की गणना करें

n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2)। (4.10)

7. उपरोक्त सभी मापों को 3-5 बार दोहराएं, औसत मान n, निरपेक्ष और सापेक्ष त्रुटियों rn और rn/n की गणना करें।

एक रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके तरल पदार्थों के अपवर्तनांक का निर्धारण

अपवर्तक सूचकांकों को निर्धारित करने के लिए जिन उपकरणों का उपयोग किया जाता है, उन्हें रेफ्रेक्टोमीटर कहा जाता है।

आरएल रेफ्रेक्टोमीटर की सामान्य दृश्य और ऑप्टिकल योजना को अंजीर में दिखाया गया है। 4.10 और 4.11।

आरएल रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके तरल पदार्थों के अपवर्तक सूचकांक का मापन प्रकाश के अपवर्तन की घटना पर आधारित होता है जो अलग-अलग अपवर्तक सूचकांकों के साथ दो मीडिया के बीच इंटरफेस के माध्यम से पारित हो गया है।

प्रकाश किरण (चित्र।

4.11) एक स्रोत 1 (एक गरमागरम दीपक या विसरित दिन के उजाले) से एक दर्पण 2 की मदद से उपकरण आवास में एक खिड़की के माध्यम से प्रिज्म 3 और 4 से मिलकर एक डबल प्रिज्म के लिए निर्देशित किया जाता है, जो एक अपवर्तक सूचकांक के साथ कांच से बने होते हैं 1.540 का।

ऊपरी रोशनी प्रिज्म 3 की सतह एए (चित्र।

4.12, ए) मैट है और प्रिज्म 3 और 4 के बीच के अंतर में एक पतली परत में जमा विसरित प्रकाश के साथ तरल को रोशन करने का कार्य करता है। मैट सतह 3 द्वारा बिखरा हुआ प्रकाश अध्ययन के तहत तरल की एक समतल-समानांतर परत से होकर गुजरता है और विभिन्न के तहत निचले प्रिज्म 4 के विस्फोटक के विकर्ण चेहरे पर पड़ता है
कोण मैं शून्य से लेकर 90° तक।

विस्फोटक सतह पर प्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना से बचने के लिए, जांचे गए तरल का अपवर्तनांक प्रिज्म 4 के कांच के अपवर्तनांक से कम होना चाहिए, अर्थात।

1,540 से कम।

90° के आपतन कोण वाले प्रकाश पुंज को ग्लाइडिंग बीम कहते हैं।

लिक्विड-ग्लास इंटरफेस पर अपवर्तित स्लाइडिंग बीम, अपवर्तन के सीमित कोण पर प्रिज्म 4 में जाएगा आरआदि< 90о.

बिंदु D पर एक स्लाइडिंग बीम का अपवर्तन (चित्र 4.12 देखें, a) कानून का पालन करता है

nst / nzh \u003d सिनिप्र / सिनप्र (4.11)

या nzh = nstsinrpr, (4.12)

चूंकि सिनिप्र = 1.

प्रिज्म 4 की सतह BC पर, प्रकाश किरणें फिर से अपवर्तित होती हैं और फिर

सिनि¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

जहाँ a प्रिज्म 4 का अपवर्तक किरणपुंज है।

समीकरणों की प्रणाली (4.12), (4.13), (4.14) को एक साथ हल करते हुए, हम एक सूत्र प्राप्त कर सकते हैं जो अध्ययन के तहत तरल के अपवर्तनांक nzh को बीम के अपवर्तन r'pr के सीमित कोण से संबंधित करता है जो इससे निकला है। प्रिज्म 4:

यदि प्रिज्म 4 से निकलने वाली किरणों के मार्ग में स्पॉटिंग स्कोप रखा जाए, तो इसके देखने के क्षेत्र का निचला हिस्सा रोशन होगा, और ऊपरी हिस्सा अंधेरा होगा। प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों के बीच का इंटरफ़ेस एक सीमित अपवर्तन कोण r¢pr के साथ किरणों द्वारा बनता है। इस प्रणाली में r¢pr से कम अपवर्तन कोण वाली कोई किरणें नहीं हैं (चित्र।

इसलिए r¢pr का मान, और कायरोस्कोरो सीमा की स्थिति अध्ययन के तहत तरल के केवल अपवर्तनांक nzh पर निर्भर करती है, क्योंकि nst और a इस उपकरण में स्थिर मान हैं।

nst, a और r¢pr को जानकर, सूत्र (4.15) का उपयोग करके nzh की गणना करना संभव है। व्यवहार में, रेफ्रेक्टोमीटर स्केल को कैलिब्रेट करने के लिए सूत्र (4.15) का उपयोग किया जाता है।

स्केल 9 पर (देखें

चावल। 4.11), ld = 5893 के लिए अपवर्तनांक के मान बाईं ओर प्लॉट किए गए हैं। ऐपिस 10 - 11 के सामने एक प्लेट 8 होती है जिस पर (--) का निशान होता है।

ऐपिस को प्लेट 8 के साथ स्केल के साथ ले जाकर, अंधेरे और हल्के क्षेत्रों के बीच विभाजन रेखा के साथ निशान के संरेखण को प्राप्त करना संभव है।

स्नातक पैमाने 9 का विभाजन, निशान के साथ मेल खाता है, अध्ययन के तहत तरल के अपवर्तक सूचकांक nzh का मान देता है। उद्देश्य 6 और नेत्रिका 10-11 एक दूरबीन बनाते हैं।

रोटरी प्रिज्म 7 बीम के पाठ्यक्रम को बदल देता है, इसे ऐपिस में निर्देशित करता है।

अध्ययन के तहत काँच और द्रव के फैलाव के कारण, अंधेरे और चमकीले क्षेत्रों के बीच एक स्पष्ट विभाजन रेखा के बजाय, जब सफेद रोशनी में देखा जाता है, तो एक इंद्रधनुषी पट्टी प्राप्त होती है। इस प्रभाव को खत्म करने के लिए, टेलिस्कोप लेंस के सामने फैलाव कम्पेसाटर 5 स्थापित किया गया है। कम्पेसाटर का मुख्य भाग एक प्रिज्म है, जो तीन प्रिज्मों से चिपका होता है और दूरबीन की धुरी के सापेक्ष घूम सकता है।

प्रिज्म और उनकी सामग्री के अपवर्तक कोणों को चुना जाता है ताकि तरंग दैर्ध्य के साथ पीली रोशनी ld = 5893 अपवर्तन के बिना उनके माध्यम से गुजरती है। यदि रंगीन किरणों के पथ पर एक प्रतिपूरक प्रिज्म स्थापित किया जाता है ताकि उसका फैलाव परिमाण में समान हो, लेकिन माप प्रिज्म और तरल के फैलाव के संकेत के विपरीत हो, तो कुल फैलाव शून्य के बराबर होगा। इस मामले में, प्रकाश किरणों की किरण एक सफेद किरण में एकत्रित होगी, जिसकी दिशा सीमित पीली किरण की दिशा के साथ मेल खाती है।

इस प्रकार, जब प्रतिपूरक प्रिज्म घूमता है, तो रंग की छाया का रंग समाप्त हो जाता है। प्रिज्म 5 के साथ, फैलाव अंग 12 स्थिर सूचक के सापेक्ष घूमता है (चित्र 4.10 देखें)। अंग का रोटेशन कोण Z जांच किए गए तरल के औसत फैलाव के मूल्य का न्याय करना संभव बनाता है।

डायल स्केल स्नातक होना चाहिए। शेड्यूल इंस्टॉलेशन से जुड़ा हुआ है।

कार्य आदेश

1. प्रिज्म 3 को ऊपर उठाएं, परीक्षण द्रव की 2-3 बूंदें प्रिज्म 4 की सतह पर रखें और प्रिज्म 3 को नीचे करें (चित्र 4.10 देखें)।

3. ओकुलर लक्ष्यीकरण का उपयोग करके, पैमाने की एक तेज छवि और देखने के क्षेत्रों के बीच इंटरफ़ेस प्राप्त करें।

4. कम्पेसाटर 5 के हैंडल 12 को घुमाते हुए, देखने के क्षेत्रों के बीच इंटरफ़ेस के रंगीन रंग को नष्ट करें।

ऐपिस को स्केल के साथ घुमाते हुए, चिह्न (--) को अंधेरे और हल्के क्षेत्रों की सीमा के साथ संरेखित करें और लिक्विड इंडेक्स का मान रिकॉर्ड करें।

6. तरल पदार्थों के प्रस्तावित सेट की जांच करें और माप त्रुटि का मूल्यांकन करें।

7. प्रत्येक माप के बाद, प्रिज्म की सतह को आसुत जल में भिगोए हुए फिल्टर पेपर से पोंछ लें।

परीक्षण प्रश्न

विकल्प 1

किसी माध्यम के निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक को परिभाषित करें।

2. दो माध्यमों (n2> n1, और n2 . के इंटरफेस के माध्यम से किरणों का पथ बनाएं< n1).

3. एक संबंध प्राप्त करें जो अपवर्तनांक n को मोटाई d और प्लेट की स्पष्ट मोटाई d¢ से संबंधित करता है।

4. एक कार्य।किसी पदार्थ के लिए पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण 30° होता है।

इस पदार्थ का अपवर्तनांक ज्ञात कीजिए।

उत्तर: एन = 2।

विकल्प 2

1. पूर्ण आंतरिक परावर्तन की परिघटना क्या है?

2. आरएल-2 रेफ्रेक्टोमीटर के डिजाइन और संचालन के सिद्धांत का वर्णन करें।

3. रेफ्रेक्टोमीटर में कम्पेसाटर की भूमिका स्पष्ट कीजिए।

4. एक कार्य. एक प्रकाश बल्ब को गोल बेड़ा के केंद्र से 10 मीटर की गहराई तक उतारा जाता है। बेड़ा की न्यूनतम त्रिज्या ज्ञात कीजिए, जबकि प्रकाश बल्ब से एक भी किरण सतह तक नहीं पहुंचनी चाहिए।

उत्तर: आर = 11.3 मीटर।

अपवर्तक सूचकांक, या अपवर्तक गुणांक, एक अमूर्त संख्या है जो एक पारदर्शी माध्यम की अपवर्तक शक्ति को दर्शाती है। अपवर्तनांक को लैटिन अक्षर द्वारा निरूपित किया जाता है और इसे किसी दिए गए पारदर्शी माध्यम में शून्य से प्रवेश करने वाले बीम के अपवर्तन के कोण की ज्या के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है:

n = sin α/sin β = const या किसी दिए गए पारदर्शी माध्यम में शून्य में प्रकाश की गति के अनुपात के रूप में प्रकाश की गति के अनुपात के रूप में: n = c/νλ शून्य से दिए गए पारदर्शी माध्यम में।

अपवर्तनांक को किसी माध्यम के प्रकाशिक घनत्व का माप माना जाता है

इस तरह से निर्धारित अपवर्तनांक को सापेक्ष अपवर्तनांक के विपरीत निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है।

ई। दिखाता है कि प्रकाश के प्रसार की गति कितनी बार धीमी हो जाती है जब इसका अपवर्तक सूचकांक गुजरता है, जो कि बीम के एक माध्यम से गुजरने पर अपवर्तन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या के अनुपात से निर्धारित होता है। दूसरे घनत्व के माध्यम से घनत्व। सापेक्ष अपवर्तनांक निरपेक्ष अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर है: n = n2/n1, जहां n1 और n2 पहले और दूसरे मीडिया के पूर्ण अपवर्तनांक हैं।

सभी पिंडों का निरपेक्ष अपवर्तनांक - ठोस, तरल और गैसीय - एक से अधिक होता है और 1 से 2 तक होता है, केवल दुर्लभ मामलों में 2 के मान से अधिक होता है।

अपवर्तनांक माध्यम के गुणों और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य दोनों पर निर्भर करता है और घटती तरंग दैर्ध्य के साथ बढ़ता है।

इसलिए, एक सूचकांक को अक्षर p को सौंपा गया है, जो दर्शाता है कि संकेतक किस तरंग दैर्ध्य को संदर्भित करता है।

अपवर्तक सूचकांक

उदाहरण के लिए, TF-1 ग्लास के लिए, स्पेक्ट्रम के लाल भाग में अपवर्तनांक nC=1.64210 है, और बैंगनी भाग में nG'=1.67298 है।

कुछ पारदर्शी निकायों के अपवर्तक सूचकांक

वायु - 1.000292

पानी - 1,334

ईथर - 1,358

एथिल अल्कोहल - 1.363

ग्लिसरीन - 1, 473

ऑर्गेनिक ग्लास (प्लेक्सीग्लास) - 1, 49

बेंजीन - 1.503

(क्राउन ग्लास - 1.5163

फ़िर (कनाडाई), बाल्सम 1.54

हैवी क्राउन ग्लास - 1, 61 26

चकमक पत्थर - 1.6164

कार्बन डाइसल्फ़ाइड - 1.629

कांच का भारी चकमक पत्थर - 1, 64 75

मोनोब्रोमोनाफ्थेलीन - 1.66

कांच सबसे भारी चकमक पत्थर है - 1.92

हीरा - 2.42

स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों के लिए अपवर्तनांक में अंतर क्रोमैटिज्म का कारण है, अर्थात।

सफेद प्रकाश का अपवर्तन जब यह अपवर्तक भागों - लेंस, प्रिज्म आदि से होकर गुजरता है।

लैब #41

एक रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके तरल पदार्थों के अपवर्तनांक का निर्धारण

कार्य का उद्देश्य: एक रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके कुल आंतरिक परावर्तन की विधि द्वारा तरल पदार्थों के अपवर्तनांक का निर्धारण आईआरएफ-454बी; इसकी सांद्रता पर विलयन के अपवर्तनांक की निर्भरता का अध्ययन।

स्थापना विवरण

जब गैर-मोनोक्रोमैटिक प्रकाश अपवर्तित होता है, तो यह घटक रंगों में एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाता है।

यह घटना प्रकाश की आवृत्ति (तरंग दैर्ध्य) पर किसी पदार्थ के अपवर्तनांक की निर्भरता के कारण होती है और इसे प्रकाश फैलाव कहा जाता है।

यह एक तरंग दैर्ध्य पर अपवर्तक सूचकांक द्वारा एक माध्यम की अपवर्तक शक्ति को चिह्नित करने के लिए प्रथागत है λ \u003d 589.3 एनएम (सोडियम वाष्प स्पेक्ट्रम में दो करीबी पीली रेखाओं की तरंग दैर्ध्य का औसत)।

60. परमाणु अवशोषण विश्लेषण में घोल में पदार्थों की सांद्रता निर्धारित करने के लिए किन विधियों का उपयोग किया जाता है?

यह अपवर्तनांक निरूपित किया जाता है एनडी.

विचरण का माप माध्य विचरण है, जिसे अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है ( एनएफ-एनसी), कहाँ पे एनएफतरंग दैर्ध्य पर किसी पदार्थ का अपवर्तनांक है λ = 486.1 एनएम (हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम में नीली रेखा), एनसीकिसी पदार्थ का अपवर्तनांक है λ - 656.3 एनएम (हाइड्रोजन के स्पेक्ट्रम में लाल रेखा)।

किसी पदार्थ का अपवर्तन सापेक्ष फैलाव के मूल्य की विशेषता है:
हैंडबुक आमतौर पर सापेक्ष फैलाव का व्युत्क्रम देते हैं, अर्थात।

इ।
,कहाँ पे फैलाव गुणांक है, या अब्बे संख्या।

द्रवों के अपवर्तनांक को निर्धारित करने के लिए एक उपकरण में एक रेफ्रेक्टोमीटर होता है आईआरएफ-454बीसंकेतक की माप सीमा के साथ; अपवर्तन एनडी 1.2 से 1.7 की सीमा में; परीक्षण तरल, प्रिज्म की सतहों को पोंछने के लिए पोंछे।

refractometer आईआरएफ-454बीतरल पदार्थ के अपवर्तनांक को सीधे मापने के साथ-साथ प्रयोगशाला में तरल पदार्थों के औसत फैलाव को निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक परीक्षण उपकरण है।

डिवाइस के संचालन का सिद्धांत आईआरएफ-454बीप्रकाश के पूर्ण आंतरिक परावर्तन की घटना पर आधारित है।

डिवाइस का योजनाबद्ध आरेख अंजीर में दिखाया गया है। एक।

जांचे गए द्रव को प्रिज्म 1 और 2 के दो फलकों के बीच रखा गया है। प्रिज्म 2 को अच्छी तरह से पॉलिश किए गए चेहरे के साथ रखा गया है अबमाप रहा है, और प्रिज्म 1 का चेहरा मैट है लेकिन1 पर1 - प्रकाश। प्रकाश स्रोत से किरणें किनारे पर पड़ती हैं लेकिन1 से1 , अपवर्तित, एक मैट सतह पर गिरना लेकिन1 पर1 और इस सतह से बिखरा हुआ है।

फिर वे जांचे गए तरल की परत से गुजरते हैं और सतह पर गिरते हैं। अबप्रिज्म 2.

अपवर्तन के नियम के अनुसार
, कहाँ पे
तथा द्रव और प्रिज्म में क्रमशः किरणों के अपवर्तन कोण होते हैं।

जैसे-जैसे आपतन कोण बढ़ता है
अपवर्तन कोण भी बढ़ता है और अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँचता है
, जब
, टी।

ई. जब एक तरल में एक बीम सतह पर स्लाइड करता है अब. फलस्वरूप,
. इस प्रकार प्रिज्म 2 से निकलने वाली किरणें एक निश्चित कोण तक सीमित होती हैं
.

तरल से प्रिज्म 2 में बड़े कोणों पर आने वाली किरणें अंतरापृष्ठ पर पूर्ण आंतरिक परावर्तन से गुजरती हैं अबऔर प्रिज्म से न गुजरें।

विचाराधीन उपकरण का उपयोग तरल पदार्थ, अपवर्तनांक का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जो अपवर्तनांक से कम है प्रिज्म 2, इसलिए, तरल और कांच की सीमा पर अपवर्तित सभी दिशाओं की किरणें प्रिज्म में प्रवेश करेंगी।

जाहिर है, गैर-संचरित किरणों के अनुरूप प्रिज्म का हिस्सा काला हो जाएगा। प्रिज्म से निकलने वाली किरणों के मार्ग पर स्थित टेलीस्कोप 4 में, व्यक्ति दृश्य क्षेत्र के विभाजन को प्रकाश और अंधेरे भागों में देख सकता है।

प्रिज्म की प्रणाली को 1-2 घुमाकर, प्रकाश और अंधेरे क्षेत्रों के बीच की सीमा को दूरबीन के ऐपिस के धागों के क्रॉस के साथ जोड़ दिया जाता है। प्रिज्म 1-2 की प्रणाली एक पैमाने से जुड़ी होती है जो अपवर्तक सूचकांक मूल्यों में अंशांकित होती है।

स्केल पाइप के देखने के क्षेत्र के निचले हिस्से में स्थित है और, जब देखने के क्षेत्र के खंड को धागे के क्रॉस के साथ जोड़ा जाता है, तो तरल के अपवर्तक सूचकांक का संबंधित मान देता है .

फैलाव के कारण, सफेद रोशनी में देखने के क्षेत्र का इंटरफ़ेस रंगीन हो जाएगा। रंगाई को खत्म करने के लिए, साथ ही परीक्षण पदार्थ के औसत फैलाव को निर्धारित करने के लिए, कम्पेसाटर 3 का उपयोग किया जाता है, जिसमें चिपके हुए प्रत्यक्ष दृष्टि प्रिज्म (एमीसी प्रिज्म) की दो प्रणालियाँ होती हैं।

एक सटीक रोटरी मैकेनिकल डिवाइस का उपयोग करके प्रिज्म को अलग-अलग दिशाओं में एक साथ घुमाया जा सकता है, जिससे कम्पेसाटर का आंतरिक फैलाव बदल जाता है और ऑप्टिकल सिस्टम के माध्यम से देखे गए क्षेत्र के रंग को समाप्त कर देता है। स्केल वाला एक ड्रम कम्पेसाटर से जुड़ा होता है। , जो फैलाव पैरामीटर निर्धारित करता है, जो औसत फैलाव पदार्थों की गणना करने की अनुमति देता है।

कार्य आदेश

उपकरण को इस प्रकार समायोजित करें कि स्रोत (तापदीप्त लैंप) से प्रकाश प्रदीप्त प्रिज्म में प्रवेश करे और देखने के क्षेत्र को समान रूप से प्रकाशित करे।

2. मापने वाला प्रिज्म खोलें।

पानी की कुछ बूंदों को कांच की छड़ से इसकी सतह पर लगाएं और प्रिज्म को ध्यान से बंद करें। प्रिज्म के बीच की खाई को समान रूप से पानी की एक पतली परत से भरना चाहिए (इस पर विशेष ध्यान दें)।

स्केल के साथ डिवाइस के स्क्रू का उपयोग करके, देखने के क्षेत्र के रंग को समाप्त करें और प्रकाश और छाया के बीच एक तेज सीमा प्राप्त करें। डिवाइस के ऐपिस के रेफरेंस क्रॉस के साथ, इसे दूसरे स्क्रू की मदद से संरेखित करें। ऐपिस के पैमाने पर पानी का अपवर्तनांक निकटतम हजारवें हिस्से तक निर्धारित करें।

पानी के संदर्भ डेटा के साथ प्राप्त परिणामों की तुलना करें। यदि मापा और सारणीबद्ध अपवर्तक सूचकांक के बीच का अंतर ± 0.001 से अधिक नहीं है, तो माप सही ढंग से किया गया था।

अभ्यास 1

1. टेबल सॉल्ट का घोल तैयार करें ( सोडियम क्लोराइड) घुलनशीलता सीमा के करीब एकाग्रता के साथ (उदाहरण के लिए, सी = 200 ग्राम/लीटर)।

परिणामी विलयन के अपवर्तनांक को मापें।

3. समाधान को पूर्णांक संख्या से पतला करके, संकेतक की निर्भरता प्राप्त करें; विलयन की सान्द्रता से अपवर्तन और सारणी में भरें। एक।

तालिका एक

एक व्यायाम।अधिकतम (प्रारंभिक) के 3/4 के बराबर घोल की सांद्रता को केवल कमजोर करके कैसे प्राप्त करें?

प्लॉट निर्भरता ग्राफ एन = एन (सी). प्रायोगिक डेटा की आगे की प्रक्रिया शिक्षक के निर्देशानुसार की जानी चाहिए।

प्रयोगात्मक डेटा का प्रसंस्करण

ए) ग्राफिक विधि

ग्राफ से ढलान निर्धारित करें पर, जो प्रयोग की शर्तों के तहत विलेय और विलायक की विशेषता होगी।

2. ग्राफ का प्रयोग करके विलयन की सांद्रता ज्ञात कीजिए सोडियम क्लोराइडप्रयोगशाला सहायक द्वारा दिया गया।

बी) विश्लेषणात्मक विधि

कम से कम वर्गों द्वारा गणना करें लेकिन, परतथा एसबी.

पाए गए मूल्यों के अनुसार लेकिनतथा परमाध्य निर्धारित करें
समाधान एकाग्रता सोडियम क्लोराइडप्रयोगशाला सहायक द्वारा दिया गया

परीक्षण प्रश्न

प्रकाश का फैलाव। सामान्य और असामान्य फैलाव में क्या अंतर है?

2. पूर्ण आंतरिक परावर्तन की परिघटना क्या है?

3. इस सेटअप का उपयोग करके किसी प्रिज्म के अपवर्तनांक से अधिक तरल के अपवर्तनांक को मापना असंभव क्यों है?

4. प्रिज्म का चेहरा क्यों? लेकिन1 पर1 मैट बनाओ?

गिरावट, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

मानसिक गिरावट की डिग्री का आकलन करने का एक तरीका! वेक्सलर-बेलेव्यू परीक्षण द्वारा मापा गया कार्य। सूचकांक इस अवलोकन पर आधारित है कि परीक्षण द्वारा मापी गई कुछ क्षमताओं के विकास का स्तर उम्र के साथ घटता है, जबकि अन्य नहीं।

अनुक्रमणिका

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

- एक सूचकांक, नामों का एक रजिस्टर, शीर्षक, आदि। मनोविज्ञान में - परिमाणीकरण, घटनाओं की विशेषता के लिए एक डिजिटल संकेतक।

किसी पदार्थ का अपवर्तनांक किस पर निर्भर करता है?

अनुक्रमणिका

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

1. सबसे सामान्य अर्थ: कुछ भी चिह्नित करने, पहचानने या निर्देशित करने के लिए उपयोग किया जाता है; संकेत, शिलालेख, संकेत या प्रतीक। 2. एक सूत्र या संख्या, जिसे अक्सर एक कारक के रूप में व्यक्त किया जाता है, मूल्यों या मापों के बीच, या के बीच कुछ संबंध दिखाता है ...

सामाजिकता, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

एक विशेषता जो किसी व्यक्ति की सामाजिकता को व्यक्त करती है। एक समाजोग्राम, उदाहरण के लिए, अन्य मापों के साथ, एक समूह के विभिन्न सदस्यों की सामाजिकता का आकलन देता है।

चयन, अनुक्रमणिका

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

व्यक्तियों को एक दूसरे से अलग करने में किसी विशेष परीक्षण या परीक्षण वस्तु की शक्ति का मूल्यांकन करने का एक सूत्र।

विश्वसनीयता, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

एक आँकड़ा जो परीक्षण से प्राप्त वास्तविक मूल्यों और सैद्धांतिक रूप से सही मूल्यों के बीच संबंध का अनुमान प्रदान करता है।

यह सूचकांक r के मान के रूप में दिया गया है, जहां r परिकलित सुरक्षा कारक है।

पूर्वानुमान क्षमता, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

एक चर के बारे में ज्ञान का उपयोग दूसरे चर के बारे में भविष्यवाणी करने के लिए किस हद तक किया जा सकता है, इसका एक उपाय, यह देखते हुए कि उन चरों का सहसंबंध ज्ञात है। आमतौर पर प्रतीकात्मक रूप में इसे ई के रूप में व्यक्त किया जाता है, सूचकांक को 1 के रूप में दर्शाया जाता है - ((...

शब्द, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

लिखित और/या बोली जाने वाली भाषा में शब्दों के घटित होने की किसी व्यवस्थित आवृत्ति के लिए एक सामान्य शब्द।

अक्सर ऐसे सूचकांक विशिष्ट भाषाई क्षेत्रों तक सीमित होते हैं, जैसे प्रथम श्रेणी की पाठ्यपुस्तकें, माता-पिता-बच्चे की बातचीत। हालांकि, अनुमान ज्ञात हैं ...

शारीरिक संरचनाएं, सूचकांक

मनोवैज्ञानिक विश्वकोश

ऊंचाई और छाती की परिधि के अनुपात के आधार पर ईसेनक द्वारा प्रस्तावित एक शरीर माप।

"सामान्य" श्रेणी के लोगों को मेसोमोर्फ कहा जाता था, जो मानक विचलन के भीतर या माध्य से ऊपर थे, उन्हें लेप्टोमोर्फ कहा जाता था, और जो मानक विचलन के भीतर या ...

व्याख्यान के लिए 24

"विश्लेषण के वाद्य तरीके"

रेफ्रेक्टोमेट्री।

साहित्य:

1. वी.डी. पोनोमारेव "एनालिटिकल केमिस्ट्री" 1983 246-251

2. ए.ए. इशचेंको "एनालिटिकल केमिस्ट्री" 2004 पीपी 181-184

रेफ्रेक्टोमेट्री।

रेफ्रेक्टोमेट्री विश्लेषण के सबसे सरल भौतिक तरीकों में से एक है, जिसमें न्यूनतम मात्रा में विश्लेषण की आवश्यकता होती है, और बहुत कम समय में किया जाता है।

रेफ्रेक्टोमेट्री- अपवर्तन या अपवर्तन की घटना पर आधारित एक विधि अर्थात।

एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश के संचरण की दिशा में परिवर्तन।

अपवर्तन, साथ ही प्रकाश का अवशोषण, माध्यम के साथ इसकी बातचीत का परिणाम है।

रेफ्रेक्टोमेट्री शब्द का अर्थ है माप प्रकाश का अपवर्तन, जिसका अनुमान अपवर्तनांक के मान से लगाया जाता है।

अपवर्तक सूचकांक मूल्य एननिर्भर करता है

1) पदार्थों और प्रणालियों की संरचना पर,

2) से किस एकाग्रता में और रास्ते में प्रकाश किरण किन अणुओं से मिलती है, क्योंकि

प्रकाश की क्रिया के तहत, विभिन्न पदार्थों के अणु अलग-अलग तरीकों से ध्रुवीकृत होते हैं। यह इस निर्भरता पर है कि रेफ्रेक्टोमेट्रिक विधि आधारित है।

इस पद्धति के कई फायदे हैं, जिसके परिणामस्वरूप इसे रासायनिक अनुसंधान और तकनीकी प्रक्रियाओं के नियंत्रण दोनों में व्यापक अनुप्रयोग मिला है।

1) अपवर्तक सूचकांकों का मापन एक बहुत ही सरल प्रक्रिया है जिसे सटीक रूप से और कम से कम समय और पदार्थ की मात्रा के निवेश के साथ किया जाता है।

2) आमतौर पर, रेफ्रेक्टोमीटर प्रकाश के अपवर्तक सूचकांक और विश्लेषण की सामग्री को निर्धारित करने में 10% तक सटीकता प्रदान करते हैं

समाधान के अध्ययन में कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों की संरचना का निर्धारण करने के लिए, अलग-अलग पदार्थों की पहचान करने के लिए, प्रामाणिकता और शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए रेफ्रेक्टोमेट्री विधि का उपयोग किया जाता है।

रेफ्रेक्टोमेट्री का उपयोग दो-घटक समाधानों की संरचना और टर्नरी सिस्टम के लिए निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

विधि का भौतिक आधार

अपवर्तक संकेतक।

एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान प्रकाश पुंज का अपनी मूल दिशा से विचलन जितना अधिक होता है, प्रकाश के संचरण की गति में उतना ही अधिक अंतर होता है।

इन वातावरण।

किन्हीं दो पारदर्शी मीडिया I और II की सीमा पर एक प्रकाश पुंज के अपवर्तन पर विचार करें (देखिए चित्र।

चावल।)। आइए हम इस बात से सहमत हों कि माध्यम II की अपवर्तनांक अधिक होती है और इसलिए, एन 1तथा एन 2- संबंधित मीडिया के अपवर्तन को दर्शाता है। यदि माध्यम I न तो निर्वात है और न ही वायु, तो प्रकाश पुंज के आपतन कोण का पाप और अपवर्तन कोण के पाप का अनुपात आपेक्षिक अपवर्तनांक n rel का मान देगा। एन रिले का मान।

कांच का अपवर्तनांक कितना होता है? और कब जानना जरूरी है?

विचाराधीन मीडिया के अपवर्तनांक के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।

एनआरईएल = —— = —

अपवर्तनांक का मान निर्भर करता है

1) पदार्थों की प्रकृति

इस मामले में किसी पदार्थ की प्रकृति प्रकाश की क्रिया के तहत उसके अणुओं की विकृति की डिग्री से निर्धारित होती है - ध्रुवीकरण की डिग्री।

ध्रुवीकरण जितना तीव्र होगा, प्रकाश का अपवर्तन उतना ही मजबूत होगा।

2)घटना प्रकाश तरंग दैर्ध्य

अपवर्तनांक का माप 589.3 एनएम (सोडियम स्पेक्ट्रम की रेखा डी) के प्रकाश तरंग दैर्ध्य पर किया जाता है।

प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर अपवर्तनांक की निर्भरता को फैलाव कहा जाता है।

तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, अपवर्तन उतना ही अधिक होगा. इसलिए, विभिन्न तरंग दैर्ध्य की किरणें अलग तरह से अपवर्तित होती हैं।

3)तापमान जिस पर माप लिया जाता है। अपवर्तक सूचकांक निर्धारित करने के लिए एक शर्त तापमान शासन का अनुपालन है। आमतौर पर, निर्धारण 20±0.30C पर किया जाता है।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अपवर्तनांक घटता है, और जैसे-जैसे तापमान घटता है, यह बढ़ता जाता है।.

तापमान सुधार की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

nt=n20+ (20-टी) 0.0002, जहां

एनटी-अलविदा किसी दिए गए तापमान पर अपवर्तनांक,

n20 - अपवर्तनांक 200С . पर

गैसों और तरल पदार्थों के अपवर्तक सूचकांकों के मूल्यों पर तापमान का प्रभाव उनके वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक के मूल्यों से संबंधित है।

गर्म होने पर सभी गैसों और तरल पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, घनत्व कम हो जाता है और परिणामस्वरूप, संकेतक कम हो जाता है

200C पर मापा गया अपवर्तनांक और 589.3 एनएम की एक प्रकाश तरंग दैर्ध्य को सूचकांक द्वारा दर्शाया गया है एनडी20

अपने राज्य पर एक सजातीय दो-घटक प्रणाली के अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता प्रयोगात्मक रूप से कई मानक प्रणालियों (उदाहरण के लिए, समाधान) के लिए अपवर्तक सूचकांक निर्धारित करके स्थापित की जाती है, जिसमें घटकों की सामग्री ज्ञात होती है।

4) किसी विलयन में किसी पदार्थ की सांद्रता।

पदार्थों के कई जलीय घोलों के लिए, विभिन्न सांद्रता और तापमान पर अपवर्तक सूचकांकों को मज़बूती से मापा गया है, और इन मामलों में संदर्भ डेटा का उपयोग किया जा सकता है। रेफ्रेक्टोमेट्रिक टेबल.

अभ्यास से पता चलता है कि जब भंग पदार्थ की सामग्री ग्राफिकल विधि के साथ 10-20% से अधिक नहीं होती है, तो बहुत से मामलों में इसका उपयोग करना संभव होता है रैखिक समीकरण जैसे:

एन = नहीं + एफसी,

एन-विलयन का अपवर्तनांक,

नहींशुद्ध विलायक का अपवर्तनांक है,

सी- भंग पदार्थ की एकाग्रता,%

एफ-अनुभवजन्य गुणांक, जिसका मूल्य पाया जाता है

ज्ञात सांद्रता के विलयनों के अपवर्तनांक का निर्धारण करके।

रेफ्रेक्टोमीटर।

रेफ्रेक्टोमीटर वे उपकरण हैं जिनका उपयोग अपवर्तनांक को मापने के लिए किया जाता है।

इन उपकरणों के 2 प्रकार हैं: एबे टाइप रेफ्रेक्टोमीटर और पुल्फ्रिच प्रकार। उन और अन्य दोनों में, माप अपवर्तन के सीमित कोण के परिमाण को निर्धारित करने पर आधारित होते हैं। व्यवहार में, विभिन्न प्रणालियों के रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग किया जाता है: प्रयोगशाला-आरएल, सार्वभौमिक आरएलयू, आदि।

आसुत जल का अपवर्तनांक n0 = 1.33299, व्यवहार में, यह सूचक n0 के रूप में संदर्भ के रूप में लेता है =1,333.

रेफ्रेक्टोमीटर पर संचालन का सिद्धांत सीमित कोण विधि (प्रकाश के कुल प्रतिबिंब के कोण) द्वारा अपवर्तक सूचकांक के निर्धारण पर आधारित है।

हाथ रेफ्रेक्टोमीटर

रेफ्रेक्टोमीटर अब्बे

प्रकाश से जुड़ी प्रक्रियाएं भौतिकी का एक महत्वपूर्ण घटक हैं और हमारे दैनिक जीवन में हर जगह हमें घेर लेती हैं। इस स्थिति में सबसे महत्वपूर्ण प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियम हैं, जिन पर आधुनिक प्रकाशिकी आधारित है। प्रकाश का अपवर्तन आधुनिक विज्ञान का एक महत्वपूर्ण अंग है।

विरूपण प्रभाव

यह लेख आपको बताएगा कि प्रकाश अपवर्तन की घटना क्या है, साथ ही साथ अपवर्तन का नियम कैसा दिखता है और इससे क्या होता है।

एक भौतिक घटना की मूल बातें

जब एक किरण एक सतह पर गिरती है जो दो पारदर्शी पदार्थों से अलग होती है जिसमें अलग-अलग ऑप्टिकल घनत्व होते हैं (उदाहरण के लिए, अलग-अलग गिलास या पानी में), तो कुछ किरणें परावर्तित होंगी, और कुछ दूसरी संरचना में प्रवेश करेंगी (उदाहरण के लिए, यह पानी या कांच में फैल जाएगा)। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर, बीम की दिशा में परिवर्तन की विशेषता होती है। यह प्रकाश के अपवर्तन की घटना है।
प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन को विशेष रूप से पानी में अच्छी तरह से देखा जा सकता है।

जल विरूपण प्रभाव

पानी में चीजों को देखने पर वे विकृत लगती हैं। यह हवा और पानी के बीच की सीमा पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है। नेत्रहीन ऐसा लगता है कि पानी के नीचे की वस्तुएं थोड़ी विक्षेपित होती हैं। वर्णित भौतिक घटना ठीक यही कारण है कि सभी वस्तुएं पानी में विकृत लगती हैं। जब किरणें कांच से टकराती हैं, तो यह प्रभाव कम ध्यान देने योग्य होता है।
प्रकाश का अपवर्तन एक भौतिक घटना है, जो एक माध्यम (संरचना) से दूसरे माध्यम (संरचना) में जाने के क्षण में सौर किरण की दिशा में परिवर्तन की विशेषता है।
इस प्रक्रिया की समझ में सुधार करने के लिए, हवा से पानी में गिरने वाले बीम के उदाहरण पर विचार करें (इसी तरह कांच के लिए)। इंटरफ़ेस के साथ लंबवत खींचकर, प्रकाश किरण के अपवर्तन और वापसी के कोण को मापा जा सकता है। यह सूचक (अपवर्तन का कोण) तब बदल जाएगा जब प्रवाह पानी (कांच के अंदर) में प्रवेश करेगा।
टिप्पणी! इस पैरामीटर को उस कोण के रूप में समझा जाता है जो दो पदार्थों के पृथक्करण के लिए एक लंबवत बनाता है जब किरण पहली संरचना से दूसरी संरचना में प्रवेश करती है।

बीम मार्ग

वही संकेतक अन्य वातावरणों के लिए विशिष्ट है। यह स्थापित किया गया है कि यह सूचक पदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है। यदि बीम कम सघनता से सघन संरचना की ओर आपतित है, तो निर्मित विरूपण कोण बड़ा होगा। और अगर इसके विपरीत, तो कम।
वहीं, गिरावट के ढलान में बदलाव भी इस सूचक को प्रभावित करेगा। लेकिन उनके बीच का रिश्ता स्थायी नहीं रहता। साथ ही, उनकी ज्याओं का अनुपात स्थिर रहेगा, जिसे निम्न सूत्र द्वारा प्रदर्शित किया जाता है: sinα / sinγ = n, जहाँ:

• n एक स्थिर मान है जो प्रत्येक विशिष्ट पदार्थ (वायु, कांच, पानी, आदि) के लिए वर्णित है। इसलिए, यह मान क्या होगा विशेष तालिकाओं से निर्धारित किया जा सकता है;
• α आपतन कोण है;
• अपवर्तन कोण है।

इस भौतिक घटना को निर्धारित करने के लिए अपवर्तन का नियम बनाया गया था।

भौतिक नियम

प्रकाश प्रवाह के अपवर्तन का नियम आपको पारदर्शी पदार्थों की विशेषताओं को निर्धारित करने की अनुमति देता है। कानून में ही दो प्रावधान हैं:

• पहला भाग। बीम (घटना, संशोधित) और लंबवत, जिसे सीमा पर घटना के बिंदु पर बहाल किया गया था, उदाहरण के लिए, हवा और पानी (कांच, आदि), एक ही विमान में स्थित होंगे;
• दूसरा भाग। सीमा पार करते समय बने समान कोण की ज्या और आपतन कोण की ज्या के अनुपात का सूचक एक स्थिर मान होगा।

कानून का विवरण

इस मामले में, इस समय बीम दूसरी संरचना से पहले में बाहर निकलता है (उदाहरण के लिए, जब प्रकाश प्रवाह हवा से गुजरता है, कांच के माध्यम से और हवा में वापस), एक विरूपण प्रभाव भी होगा।

विभिन्न वस्तुओं के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर

इस स्थिति में मुख्य संकेतक एक समान पैरामीटर के लिए घटना के कोण के साइन का अनुपात है, लेकिन विरूपण के लिए। जैसा कि ऊपर वर्णित कानून के अनुसार, यह सूचक एक स्थिर मूल्य है।
उसी समय, जब गिरावट के ढलान का मूल्य बदलता है, वही स्थिति समान संकेतक के लिए विशिष्ट होगी। इस पैरामीटर का बहुत महत्व है, क्योंकि यह पारदर्शी पदार्थों की एक अभिन्न विशेषता है।

विभिन्न वस्तुओं के लिए संकेतक

इस पैरामीटर के लिए धन्यवाद, आप कांच के प्रकारों के साथ-साथ विभिन्न प्रकार के कीमती पत्थरों के बीच काफी प्रभावी ढंग से अंतर कर सकते हैं। यह विभिन्न माध्यमों में प्रकाश की गति निर्धारित करने के लिए भी महत्वपूर्ण है।

टिप्पणी! प्रकाश प्रवाह की उच्चतम गति निर्वात में होती है।

एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाने पर उसकी गति कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, हीरा, जिसमें सबसे अधिक अपवर्तनांक होता है, की फोटॉन प्रसार गति हवा की तुलना में 2.42 गुना तेज होगी। पानी में ये 1.33 गुना धीमी गति से फैलेंगे। विभिन्न प्रकार के कांच के लिए, यह पैरामीटर 1.4 से 2.2 तक होता है।

टिप्पणी! कुछ चश्मे का अपवर्तनांक 2.2 होता है, जो हीरे के बहुत करीब होता है (2.4)। इसलिए, कांच के टुकड़े को असली हीरे से अलग करना हमेशा संभव नहीं होता है।

पदार्थों का ऑप्टिकल घनत्व

प्रकाश विभिन्न पदार्थों के माध्यम से प्रवेश कर सकता है, जो विभिन्न ऑप्टिकल घनत्व की विशेषता है। जैसा कि हमने पहले कहा, इस नियम का उपयोग करके आप माध्यम (संरचना) के घनत्व की विशेषता निर्धारित कर सकते हैं। वह जितना सघन होगा, उसमें प्रकाश की गति उतनी ही धीमी होगी। उदाहरण के लिए, कांच या पानी हवा की तुलना में अधिक वैकल्पिक रूप से घना होगा।
इस तथ्य के अलावा कि यह पैरामीटर एक स्थिर मूल्य है, यह दो पदार्थों में प्रकाश की गति के अनुपात को भी दर्शाता है। भौतिक अर्थ को निम्न सूत्र के रूप में प्रदर्शित किया जा सकता है:

यह संकेतक बताता है कि एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में जाने पर फोटॉन के प्रसार की गति कैसे बदलती है।

एक और महत्वपूर्ण संकेतक

पारदर्शी वस्तुओं के माध्यम से प्रकाश प्रवाह को स्थानांतरित करते समय, इसका ध्रुवीकरण संभव है। यह ढांकता हुआ आइसोट्रोपिक मीडिया से प्रकाश प्रवाह के पारित होने के दौरान मनाया जाता है। ध्रुवीकरण तब होता है जब फोटॉन कांच से गुजरते हैं।

ध्रुवीकरण प्रभाव

आंशिक ध्रुवीकरण तब देखा जाता है जब दो डाइलेक्ट्रिक्स की सीमा पर प्रकाश प्रवाह की घटना का कोण शून्य से भिन्न होता है। ध्रुवीकरण की डिग्री इस बात पर निर्भर करती है कि आपतन कोण क्या थे (ब्रूस्टर का नियम)।

पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब

हमारे संक्षिप्त विषयांतर को समाप्त करते हुए, इस तरह के प्रभाव को पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के रूप में माना जाना अभी भी आवश्यक है।

पूर्ण प्रदर्शन घटना

इस प्रभाव की उपस्थिति के लिए, पदार्थों के बीच इंटरफेस में एक सघन से कम घने माध्यम में संक्रमण के क्षण में प्रकाश प्रवाह की घटना के कोण को बढ़ाना आवश्यक है। ऐसी स्थिति में जहां यह पैरामीटर एक निश्चित सीमा मान से अधिक हो जाएगा, तो इस खंड की सीमा पर फोटॉन घटना पूरी तरह से परिलक्षित होगी। दरअसल, यह हमारी वांछित घटना होगी। इसके बिना फाइबर ऑप्टिक्स बनाना असंभव था।

निष्कर्ष

प्रकाश प्रवाह के व्यवहार की विशेषताओं के व्यावहारिक अनुप्रयोग ने हमारे जीवन को बेहतर बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के तकनीकी उपकरणों का निर्माण किया। उसी समय, प्रकाश ने मानव जाति के लिए अपनी सभी संभावनाएं नहीं खोली हैं, और इसकी व्यावहारिक क्षमता अभी तक पूरी तरह से महसूस नहीं की गई है।

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यह लेख प्रकाशिकी की ऐसी अवधारणा के सार को अपवर्तक सूचकांक के रूप में प्रकट करता है। इस मान को प्राप्त करने के सूत्र दिए गए हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंग के अपवर्तन की घटना के अनुप्रयोग का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।

देखने की क्षमता और अपवर्तनांक

सभ्यता के भोर में, लोगों ने सवाल पूछा: आँख कैसे देखती है? यह सुझाव दिया गया है कि एक व्यक्ति ऐसी किरणों का उत्सर्जन करता है जो आसपास की वस्तुओं को महसूस करती हैं, या, इसके विपरीत, सभी चीजें ऐसी किरणों का उत्सर्जन करती हैं। इस प्रश्न का उत्तर सत्रहवीं शताब्दी में दिया गया था। यह प्रकाशिकी में निहित है और अपवर्तनांक से संबंधित है। विभिन्न अपारदर्शी सतहों से परावर्तन और पारदर्शी लोगों के साथ सीमा पर अपवर्तन, प्रकाश व्यक्ति को देखने का अवसर देता है।

प्रकाश और अपवर्तक सूचकांक

हमारा ग्रह सूर्य के प्रकाश में डूबा हुआ है। और यह ठीक फोटॉन की तरंग प्रकृति के साथ है कि पूर्ण अपवर्तक सूचकांक जैसी अवधारणा जुड़ी हुई है। वैक्यूम में प्रचार करते समय, एक फोटॉन को कोई बाधा नहीं आती है। ग्रह पर, प्रकाश कई अलग-अलग सघन माध्यमों का सामना करता है: वातावरण (गैसों का मिश्रण), पानी, क्रिस्टल। विद्युतचुंबकीय तरंग होने के कारण, प्रकाश के फोटॉनों का निर्वात में एक प्रावस्था वेग होता है सी), और पर्यावरण में - दूसरा (निरूपित .) वी) पहले और दूसरे के अनुपात को निरपेक्ष अपवर्तनांक कहते हैं। सूत्र इस तरह दिखता है: n = c / v।

चरण गति

यह विद्युत चुम्बकीय माध्यम के चरण वेग की परिभाषा देने योग्य है। अन्यथा समझें कि अपवर्तनांक क्या है एन, यह निषिद्ध है। प्रकाश का एक फोटॉन एक तरंग है। तो, इसे ऊर्जा के एक पैकेट के रूप में दर्शाया जा सकता है जो दोलन करता है (एक साइनसॉइड के एक खंड की कल्पना करें)। चरण - यह साइनसॉइड का वह खंड है जो एक निश्चित समय में तरंग से गुजरता है (याद रखें कि अपवर्तक सूचकांक जैसी मात्रा को समझने के लिए यह महत्वपूर्ण है)।

उदाहरण के लिए, एक चरण अधिकतम साइनसॉइड या इसके ढलान का कुछ खंड हो सकता है। एक तरंग का चरण वेग वह गति है जिस पर वह विशेष चरण चलता है। जैसा कि अपवर्तक सूचकांक की परिभाषा बताती है, एक निर्वात और एक माध्यम के लिए, ये मान भिन्न होते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक पर्यावरण का इस मात्रा का अपना मूल्य होता है। कोई भी पारदर्शी यौगिक, चाहे उसका संघटन कुछ भी हो, उसका अपवर्तनांक अन्य सभी पदार्थों से भिन्न होता है।

निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक

यह पहले ही ऊपर दिखाया जा चुका है कि निरपेक्ष मान को निर्वात के सापेक्ष मापा जाता है। हालांकि, यह हमारे ग्रह पर मुश्किल है: प्रकाश अधिक बार हवा और पानी या क्वार्ट्ज और स्पिनल की सीमा से टकराता है। इनमें से प्रत्येक मीडिया के लिए, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अपवर्तनांक अलग है। हवा में, प्रकाश का एक फोटॉन एक दिशा के साथ यात्रा करता है और एक चरण वेग (v 1) होता है, लेकिन जब यह पानी में प्रवेश करता है, तो यह प्रसार और चरण वेग (v 2) की दिशा बदल देता है। हालाँकि, ये दोनों दिशाएँ एक ही तल में स्थित हैं। यह समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है कि आंख के रेटिना पर या कैमरे के मैट्रिक्स पर आसपास की दुनिया की छवि कैसे बनती है। दो निरपेक्ष मानों का अनुपात सापेक्ष अपवर्तनांक देता है। सूत्र इस तरह दिखता है: n 12 \u003d v 1 / v 2।

लेकिन क्या होगा अगर प्रकाश, इसके विपरीत, पानी से बाहर आता है और हवा में प्रवेश करता है? तब यह मान सूत्र n 21 = v 2 / v 1 द्वारा निर्धारित किया जाएगा। सापेक्ष अपवर्तक सूचकांकों को गुणा करते समय, हमें n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1 मिलता है। यह अनुपात मीडिया के किसी भी जोड़े के लिए सही है। सापेक्ष अपवर्तनांक आपतन कोणों और अपवर्तन n 12 = sin 1 / sin Ɵ 2 की ज्याओं से प्राप्त किया जा सकता है। यह मत भूलो कि कोणों को सामान्य से सतह तक गिना जाता है। एक सामान्य एक रेखा है जो सतह के लंबवत होती है। अर्थात्, यदि समस्या को एक कोण दिया जाता है α सतह के सापेक्ष गिरने पर, (90 - α) की ज्या पर विचार किया जाना चाहिए।

अपवर्तनांक की सुंदरता और उसके अनुप्रयोग

शांत धूप वाले दिन, झील के तल पर चकाचौंध खेलती है। गहरे नीले रंग की बर्फ चट्टान को ढक लेती है। एक महिला के हाथ में एक हीरा हजारों चिंगारी बिखेरता है। ये घटनाएँ इस तथ्य का परिणाम हैं कि पारदर्शी मीडिया की सभी सीमाओं का एक सापेक्ष अपवर्तनांक होता है। सौंदर्य सुख के अलावा, इस घटना का उपयोग व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है।

यहाँ कुछ उदाहरण हैं:

• एक कांच का लेंस सूर्य के प्रकाश की किरण को इकट्ठा करता है और घास में आग लगा देता है।
• लेजर बीम रोगग्रस्त अंग पर ध्यान केंद्रित करता है और अनावश्यक ऊतक को काट देता है।
• सूरज की रोशनी एक प्राचीन सना हुआ ग्लास खिड़की पर अपवर्तित होती है, जिससे एक विशेष वातावरण बनता है।
• माइक्रोस्कोप बहुत छोटे विवरण को बढ़ाता है
• स्पेक्ट्रोफोटोमीटर लेंस अध्ययन के तहत पदार्थ की सतह से परावर्तित लेजर प्रकाश एकत्र करते हैं। इस प्रकार, संरचना, और फिर नई सामग्रियों के गुणों को समझना संभव है।
• एक फोटोनिक कंप्यूटर के लिए भी एक परियोजना है, जहां सूचना इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं, जैसा कि अभी है, बल्कि फोटॉन द्वारा प्रेषित की जाएगी। ऐसे उपकरण के लिए निश्चित रूप से अपवर्तक तत्वों की आवश्यकता होगी।

वेवलेंथ

हालाँकि, सूर्य हमें न केवल दृश्यमान स्पेक्ट्रम में फोटॉन की आपूर्ति करता है। इन्फ्रारेड, अल्ट्रावॉयलेट, एक्स-रे रेंज को मानव दृष्टि से नहीं देखा जाता है, लेकिन वे हमारे जीवन को प्रभावित करते हैं। आईआर किरणें हमें गर्म रखती हैं, यूवी फोटॉन ऊपरी वायुमंडल को आयनित करते हैं और पौधों को प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऑक्सीजन का उत्पादन करने में सक्षम बनाते हैं।

और अपवर्तनांक किसके बराबर होता है यह न केवल उन पदार्थों पर निर्भर करता है जिनके बीच सीमा होती है, बल्कि आपतित विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर भी निर्भर करता है। यह आमतौर पर संदर्भ से स्पष्ट होता है कि किस मूल्य का उल्लेख किया जा रहा है। यानी अगर किताब एक्स-रे और किसी व्यक्ति पर उसके प्रभाव पर विचार करती है, तो एनवहां इसे इस सीमा के लिए परिभाषित किया गया है। लेकिन आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दृश्य स्पेक्ट्रम का मतलब होता है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।

अपवर्तक सूचकांक और प्रतिबिंब

जैसा कि ऊपर से स्पष्ट हुआ, हम पारदर्शी वातावरण की बात कर रहे हैं। उदाहरण के तौर पर, हमने हवा, पानी, हीरा का हवाला दिया। लेकिन लकड़ी, ग्रेनाइट, प्लास्टिक का क्या? क्या उनके लिए अपवर्तक सूचकांक जैसी कोई चीज है? उत्तर जटिल है, लेकिन सामान्य तौर पर हाँ।

सबसे पहले, हमें विचार करना चाहिए कि हम किस प्रकार के प्रकाश से निपट रहे हैं। वे मीडिया जो दृश्यमान फोटोन के लिए अपारदर्शी हैं, उन्हें एक्स-रे या गामा विकिरण द्वारा काट दिया जाता है। यही है, अगर हम सभी सुपरमैन होते, तो हमारे चारों ओर की पूरी दुनिया हमारे लिए पारदर्शी होती, लेकिन अलग-अलग डिग्री तक। उदाहरण के लिए, कंक्रीट से बनी दीवारें जेली से अधिक घनी नहीं होंगी, और धातु की फिटिंग सघन फल के टुकड़ों की तरह दिखेगी।

अन्य प्राथमिक कणों, म्यूऑन के लिए, हमारा ग्रह आम तौर पर पारदर्शी है। एक समय में, वैज्ञानिकों ने अपने अस्तित्व के तथ्य को साबित करने के लिए बहुत सारी मुसीबतें लाईं। मून्स हमें हर सेकेंड में लाखों में छेदते हैं, लेकिन पदार्थ के साथ कम से कम एक कण के टकराने की संभावना बहुत कम है, और इसे ठीक करना बहुत मुश्किल है। वैसे, बाइकाल जल्द ही म्यून्स को "पकड़ने" का स्थान बन जाएगा। इसका गहरा और साफ पानी इसके लिए आदर्श है - खासकर सर्दियों में। मुख्य बात यह है कि सेंसर फ्रीज नहीं होते हैं। इस प्रकार, कंक्रीट का अपवर्तनांक, उदाहरण के लिए, एक्स-रे फोटॉन के लिए समझ में आता है। इसके अलावा, किसी पदार्थ का एक्स-रे विकिरण क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए सबसे सटीक और महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है।

यह भी याद रखने योग्य है कि, गणितीय अर्थ में, पदार्थ जो एक निश्चित सीमा के लिए अपारदर्शी होते हैं, उनका एक काल्पनिक अपवर्तनांक होता है। अंत में, किसी को यह समझना चाहिए कि किसी पदार्थ का तापमान उसकी पारदर्शिता को भी प्रभावित कर सकता है।