प्रकाश के अपवर्तन का नियम। अपवर्तन के निरपेक्ष और सापेक्ष सूचकांक (गुणांक)। कुल आंतरिक प्रतिबिंब

प्रकाश के अपवर्तन का नियम 17 वीं शताब्दी में अनुभवजन्य रूप से स्थापित किया गया था। जब प्रकाश एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में जाता है, तो प्रकाश की दिशा बदल सकती है। विभिन्न माध्यमों की सीमा पर प्रकाश की दिशा बदलने को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं। अपवर्तन की सर्वज्ञता एक वस्तु के आकार में एक स्पष्ट परिवर्तन है। (उदाहरण: एक गिलास पानी में एक चम्मच)। प्रकाश के अपवर्तन का नियम: दो माध्यमों की सीमा पर, अपवर्तित किरण आपतन और रूपों के तल में स्थित होती है, घटना के बिंदु पर बहाल किए गए इंटरफ़ेस के सामान्य के साथ, अपवर्तन का कोण ऐसा होता है कि: = n 1- गिरावट, 2 प्रतिबिंब, एन-अपवर्तक सूचकांक (एफ। स्नेलियस) - सापेक्ष संकेतकवायुहीन स्थान से किसी माध्यम पर आपतित किरण पुंज का अपवर्तनांक कहलाता है अपवर्तन का निरपेक्ष सूचकांक।आपतन कोण जिस पर अपवर्तित किरण वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम में संक्रमण के बिना दो मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करना शुरू करती है - कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण। कुल आंतरिक प्रतिबिंब- आंतरिक परावर्तन, बशर्ते कि आपतन कोण एक निश्चित क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, घटना की लहर पूरी तरह से परिलक्षित होती है, और प्रतिबिंब गुणांक का मूल्य पॉलिश सतहों के लिए अपने उच्चतम मूल्यों से अधिक होता है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए परावर्तन गुणांक तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है। प्रकाशिकी में, यह घटना एक्स-रे रेंज सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के व्यापक स्पेक्ट्रम के लिए देखी जाती है। ज्यामितीय प्रकाशिकी में, घटना को स्नेल के नियम के संदर्भ में समझाया गया है। यह देखते हुए कि अपवर्तन कोण 90° से अधिक नहीं हो सकता है, हम प्राप्त करते हैं कि आपतन कोण पर जिसकी ज्या छोटे अपवर्तनांक के अनुपात से बड़े अपवर्तनांक के अनुपात से अधिक होती है, विद्युत चुम्बकीय तरंग पहले माध्यम में पूरी तरह से परावर्तित होनी चाहिए। उदाहरण: कई प्राकृतिक क्रिस्टल, और विशेष रूप से मुखर कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों की उज्ज्वल चमक, पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब द्वारा समझाया गया है, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल में प्रवेश करने वाली प्रत्येक किरण बड़ी संख्या में काफी उज्ज्वल किरणें बनाती है जो बाहर आती हैं, जैसे रंगीन फैलाव का परिणाम।

अपवर्तक संकेतक(अपवर्तक सूचकांक) - ऑप्टिकल। पर्यावरण की विशेषता से जुड़ी हुई है प्रकाश का अपवर्तनएक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान दो पारदर्शी वैकल्पिक रूप से सजातीय और आइसोट्रोपिक मीडिया के बीच इंटरफेस में और मीडिया में प्रकाश प्रसार के चरण वेग में अंतर के कारण। P. p. का मान इन गतियों के अनुपात के बराबर होता है। रिश्तेदार

इन वातावरणों के पी.पी. यदि प्रकाश दूसरे या पहले माध्यम पर पड़ता है (जहाँ से प्रकाश के संचरण की गति ) साथ), तो मात्राएँ हैं इन वातावरणों का निरपेक्ष पीपी। इस मामले में, अपवर्तन के नियम को इस रूप में लिखा जा सकता है कि आपतन और अपवर्तन कोण कहां हैं।

निरपेक्ष पीपी का परिमाण पदार्थ की प्रकृति और संरचना, उसके एकत्रीकरण की स्थिति, तापमान, दबाव आदि पर निर्भर करता है। उच्च तीव्रता पर, पीपी प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है (देखें। गैर-रैखिक प्रकाशिकी). कई पदार्थों में, पी.पी. बाहरी के प्रभाव में बदल जाता है। बिजली खेत ( केर प्रभाव- तरल पदार्थ और गैसों में; इलेक्ट्रो ऑप्टिकल पॉकल्स प्रभाव- क्रिस्टल में)।

किसी दिए गए माध्यम के लिए, अवशोषण बैंड प्रकाश की तरंग दैर्ध्य l पर निर्भर करता है, और यह निर्भरता अवशोषण बैंड के क्षेत्र में विषम है (चित्र 1 देखें)। प्रकाश फैलाव) लगभग सभी मीडिया के लिए, अवशोषण बैंड 1 के करीब है, तरल और ठोस के दृश्य क्षेत्र में, यह लगभग 1.5 है; आईआर क्षेत्र में कई पारदर्शी मीडिया 4.0 (जीई के लिए) के लिए।

उन्हें दो पैरामीट्रिक घटनाओं की विशेषता है: साधारण (आइसोट्रोपिक मीडिया के समान) और असाधारण, जिसका परिमाण बीम की घटना के कोण पर निर्भर करता है और, परिणामस्वरूप, माध्यम में प्रकाश के प्रसार की दिशा (चित्र देखें। क्रिस्टल ऑप्टिक्सअवशोषण के साथ मीडिया के लिए (विशेष रूप से, धातुओं के लिए), अवशोषण गुणांक एक जटिल मात्रा है और इसका प्रतिनिधित्व किया जा सकता है जहां n सामान्य अवशोषण गुणांक है, अवशोषण सूचकांक है (देखें। प्रकाश अवशोषण, धातु प्रकाशिकी).

पीपी मैक्रोस्कोपिक है। पर्यावरण की विशेषता और इसके साथ जुड़ा हुआ है परावैद्युतांकएन मैग्न। भेद्यता क्लासिक इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत (cf. प्रकाश फैलाव) आपको P. p. के मान को सूक्ष्मदर्शी से संबद्ध करने की अनुमति देता है। पर्यावरण की विशेषताएं - इलेक्ट्रॉनिक polarizabilityपरमाणु (या अणु) परमाणुओं की प्रकृति और प्रकाश की आवृत्ति और माध्यम के आधार पर: जहां एनप्रति इकाई आयतन में परमाणुओं की संख्या है। एक परमाणु (अणु) विद्युत पर कार्य करना। प्रकाश तरंग का क्षेत्र प्रकाशिक के विस्थापन का कारण बनता है। एक संतुलन स्थिति से एक इलेक्ट्रॉन; परमाणु प्रेरित हो जाता है। घटना प्रकाश की आवृत्ति के साथ समय में द्विध्रुवीय क्षण बदल रहा है, और माध्यमिक सुसंगत तरंगों का एक स्रोत है, टू-राई। माध्यम पर तरंग घटना में हस्तक्षेप करते हुए, वे चरण वेग के साथ माध्यम में फैलने वाली परिणामी प्रकाश तरंग का निर्माण करते हैं, और इसलिए

पारंपरिक (गैर-लेजर) प्रकाश स्रोतों की तीव्रता अपेक्षाकृत कम है; परमाणु पर अभिनय करने वाली प्रकाश तरंग का क्षेत्र अंतर-परमाणु विद्युत से बहुत छोटा होता है। क्षेत्र, और एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन को हार्मोनिक माना जा सकता है। थरथरानवाला इस सन्निकटन में, और P. p. का मान।

वे प्रकाश की तीव्रता से स्वतंत्र, स्थिर मान (किसी दी गई आवृत्ति पर) हैं। शक्तिशाली लेज़रों द्वारा निर्मित तीव्र प्रकाश प्रवाह में, विद्युत का परिमाण। एक प्रकाश तरंग का क्षेत्र अंतर-परमाणु विद्युत-समृद्ध के अनुरूप हो सकता है। फ़ील्ड और सद्भाव मॉडल, थरथरानवाला अस्वीकार्य हो जाता है। इलेक्ट्रॉन-परमाणु प्रणाली में बलों की असंगति के लिए लेखांकन, परमाणु के ध्रुवीकरण की निर्भरता की ओर जाता है, और इसलिए ध्रुवीकरण गुणांक, प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करता है। के बीच संबंध और गैर-रैखिक हो जाता है; P. p. को फॉर्म में दर्शाया जा सकता है

कहाँ - पी. पी. कम रोशनी की तीव्रता पर; (आमतौर पर स्वीकृत पदनाम) - पीपी, या गुणांक के लिए एक गैर-रैखिक जोड़। गैर-रैखिकता। उदाहरण के लिए, पीपी पर्यावरण की प्रकृति पर निर्भर करता है। सिलिकेट ग्लास के लिए

पी. पी. भी प्रभाव के परिणामस्वरूप उच्च तीव्रता से प्रभावित होता है इलेक्ट्रोस्ट्रिक्शन, माध्यम के घनत्व को बदलना, अनिसोट्रोपिक अणुओं (एक तरल में) के लिए उच्च आवृत्ति, साथ ही अवशोषण के कारण तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप

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 अपवर्तन कोण की ज्या और आपतन कोण की ज्या के अनुपात के बराबर होता है।

तो पहले कोणों को मापने की 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 एक जैसे 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 डेटा 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 अल्ट्रावायलेट रेडिएशन को होल्ड करेगी।
• 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 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।

प्रकाश अपवर्तन- एक घटना जिसमें प्रकाश की किरण, एक माध्यम से दूसरे माध्यम में गुजरती है, इन मीडिया की सीमा पर दिशा बदलती है।

प्रकाश का अपवर्तन निम्नलिखित नियम के अनुसार होता है:
आपतित और अपवर्तित किरणें तथा बीम के आपतन बिंदु पर दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ पर खींचे गए लम्ब एक ही तल में होते हैं। आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है:
,
कहाँ पे α - घटना का कोण,
β - अपवर्तन कोण
एन - घटना के कोण से स्वतंत्र एक स्थिर मूल्य।

जब आपतन कोण बदलता है, तो अपवर्तन कोण भी बदल जाता है। आपतन कोण जितना बड़ा होगा, अपवर्तन कोण उतना ही बड़ा होगा।
यदि प्रकाश वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम से सघन माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण हमेशा आपतन कोण से कम होता है: β < α.
दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लिए लंबवत निर्देशित प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम से गुजरती है बिना तोड़े।

किसी पदार्थ का निरपेक्ष अपवर्तनांक- निर्वात में और किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश के चरण वेग (विद्युत चुम्बकीय तरंगों) के अनुपात के बराबर मान n=c/v
अपवर्तन के नियम में शामिल n का मान मीडिया की एक जोड़ी के लिए सापेक्ष अपवर्तनांक कहलाता है।

मान n माध्यम A के सापेक्ष माध्यम B का सापेक्ष अपवर्तनांक है, और n" = 1/n माध्यम B के सापेक्ष माध्यम A का सापेक्ष अपवर्तनांक है।
यह मान, ceteris paribus, एकता से अधिक होता है जब किरण सघन माध्यम से कम सघन माध्यम में जाती है, और एकता से कम होती है जब किरण कम सघन माध्यम से सघन माध्यम में जाती है (उदाहरण के लिए, गैस या से एक तरल या ठोस के लिए वैक्यूम)। इस नियम के अपवाद हैं, और इसलिए एक माध्यम को वैकल्पिक रूप से दूसरे की तुलना में अधिक या कम घना कहने की प्रथा है।
वायुहीन स्थान से किसी माध्यम B की सतह पर गिरने वाली किरण किसी अन्य माध्यम A से उस पर गिरने की तुलना में अधिक मजबूती से अपवर्तित होती है; वायुहीन अंतरिक्ष से किसी माध्यम पर आपतित किरण का अपवर्तनांक उसका निरपेक्ष अपवर्तनांक कहलाता है।

(निरपेक्ष - निर्वात के सापेक्ष।
सापेक्ष - किसी अन्य पदार्थ के सापेक्ष (वही वायु, उदाहरण के लिए)।
दो पदार्थों का आपेक्षिक सूचकांक उनके निरपेक्ष सूचकांकों का अनुपात होता है।)

कुल आंतरिक प्रतिबिंब- आंतरिक परावर्तन, बशर्ते कि आपतन कोण एक निश्चित क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, घटना की लहर पूरी तरह से परिलक्षित होती है, और प्रतिबिंब गुणांक का मूल्य पॉलिश सतहों के लिए अपने उच्चतम मूल्यों से अधिक होता है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए परावर्तन गुणांक तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है।

प्रकाशिकी में, यह घटना एक्स-रे रेंज सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के व्यापक स्पेक्ट्रम के लिए देखी जाती है।

ज्यामितीय प्रकाशिकी में, घटना को स्नेल के नियम के संदर्भ में समझाया गया है। यह देखते हुए कि अपवर्तन कोण 90° से अधिक नहीं हो सकता है, हम यह प्राप्त करते हैं कि घटना के कोण पर जिसकी ज्या कम अपवर्तनांक के अनुपात से बड़े सूचकांक से अधिक है, विद्युत चुम्बकीय तरंग पहले माध्यम में पूरी तरह से परिलक्षित होनी चाहिए।

घटना के तरंग सिद्धांत के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंग फिर भी दूसरे माध्यम में प्रवेश करती है - तथाकथित "गैर-समान तरंग" वहां फैलती है, जो तेजी से घटती है और इसके साथ ऊर्जा नहीं लेती है। दूसरे माध्यम में एक अमानवीय तरंग के प्रवेश की विशेषता गहराई तरंग दैर्ध्य के क्रम की होती है।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम।

जो कुछ कहा गया है, उससे हम निष्कर्ष निकालते हैं:
1 . विभिन्न ऑप्टिकल घनत्व के दो मीडिया के बीच इंटरफेस में, प्रकाश की किरण एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर अपनी दिशा बदलती है।
2. जब कोई प्रकाश पुंज उच्च प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम में गुजरता है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से कम होता है; जब प्रकाश पुंज प्रकाशिक रूप से सघन माध्यम से कम सघन माध्यम में जाता है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है।
प्रकाश का अपवर्तन परावर्तन के साथ होता है, और घटना के कोण में वृद्धि के साथ, परावर्तित किरण की चमक बढ़ जाती है, जबकि अपवर्तित किरण कमजोर हो जाती है। यह चित्र में दिखाए गए प्रयोग को संचालित करके देखा जा सकता है। नतीजतन, परावर्तित किरण अपने साथ जितनी अधिक प्रकाश ऊर्जा ले जाती है, घटना का कोण उतना ही अधिक होता है।

रहने दो एम.एन.- दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस, उदाहरण के लिए, हवा और पानी, जेएससी- गिरने वाली किरण ओवी- अपवर्तित बीम, - आपतन कोण, - अपवर्तन कोण, - पहले माध्यम में प्रकाश के प्रसार की गति, - दूसरे माध्यम में प्रकाश के प्रसार की गति।

अपवर्तन या अपवर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की किरण, या अन्य तरंगों की दिशा में परिवर्तन तब होता है जब वे दो मीडिया को अलग करने वाली सीमा को पार करते हैं, दोनों पारदर्शी (इन तरंगों को प्रसारित करते हुए) और एक माध्यम के अंदर जिसमें गुण लगातार बदल रहे हैं .

हम अक्सर अपवर्तन की घटना का सामना करते हैं और इसे एक सामान्य घटना के रूप में देखते हैं: हम देख सकते हैं कि एक रंगीन तरल के साथ एक पारदर्शी कांच में एक छड़ी उस बिंदु पर "टूटी हुई" होती है जहां हवा और पानी अलग होते हैं (चित्र 1)। जब प्रकाश वर्षा के दौरान अपवर्तित और परावर्तित होता है, तो हम इंद्रधनुष को देखकर आनन्दित होते हैं (चित्र 2)।

अपवर्तनांक किसी पदार्थ का उसके भौतिक-रासायनिक गुणों से संबंधित एक महत्वपूर्ण विशेषता है। यह तापमान मूल्यों के साथ-साथ प्रकाश तरंगों की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है जिस पर निर्धारण किया जाता है। एक समाधान में गुणवत्ता नियंत्रण डेटा के अनुसार, अपवर्तक सूचकांक उसमें घुले पदार्थ की एकाग्रता के साथ-साथ विलायक की प्रकृति से भी प्रभावित होता है। विशेष रूप से, रक्त सीरम का अपवर्तनांक इसमें निहित प्रोटीन की मात्रा से प्रभावित होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न घनत्व वाले मीडिया में प्रकाश किरणों के प्रसार की विभिन्न गति पर, दो मीडिया के बीच इंटरफेस में उनकी दिशा बदल जाती है। . यदि हम निर्वात में प्रकाश की गति को अध्ययन के तहत पदार्थ में प्रकाश की गति से विभाजित करते हैं, तो हमें पूर्ण अपवर्तनांक (अपवर्तन सूचकांक) मिलता है। व्यवहार में, सापेक्ष अपवर्तनांक (n) निर्धारित किया जाता है, जो अध्ययन के तहत पदार्थ में हवा में प्रकाश की गति और प्रकाश की गति का अनुपात है।

एक विशेष उपकरण - एक रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके अपवर्तक सूचकांक की मात्रा निर्धारित की जाती है।

रेफ्रेक्टोमेट्री भौतिक विश्लेषण के सबसे आसान तरीकों में से एक है और इसका उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण प्रयोगशालाओं में रासायनिक, भोजन, जैविक रूप से सक्रिय खाद्य पूरक, सौंदर्य प्रसाधन और अन्य प्रकार के उत्पादों के उत्पादन में किया जा सकता है, जिसमें न्यूनतम समय और परीक्षण किए जाने वाले नमूनों की संख्या होती है।

रेफ्रेक्टोमीटर का डिज़ाइन इस तथ्य पर आधारित है कि प्रकाश किरणें पूरी तरह से परावर्तित होती हैं जब वे दो मीडिया की सीमा से गुजरती हैं (उनमें से एक कांच का प्रिज्म है, दूसरा परीक्षण समाधान है) (चित्र 3)।

चावल। 3. रेफ्रेक्टोमीटर की योजना

स्रोत (1) से, प्रकाश किरण दर्पण की सतह (2) पर पड़ती है, फिर, परावर्तित होकर, यह ऊपरी रोशनी वाले प्रिज्म (3) में जाती है, फिर निचले मापने वाले प्रिज्म (4) में, जो कांच से बना होता है उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ। प्रिज्म (3) और (4) के बीच एक केशिका का उपयोग करके नमूने की 1-2 बूंदें डाली जाती हैं। प्रिज्म को यांत्रिक क्षति न पहुंचाने के लिए, इसकी सतह को केशिका से नहीं छूना आवश्यक है।

ऐपिस (9) इंटरफ़ेस सेट करने के लिए क्रॉस की गई रेखाओं के साथ एक फ़ील्ड देखता है। ऐपिस को स्थानांतरित करके, फ़ील्ड के चौराहे बिंदु को इंटरफ़ेस (छवि 4) के साथ गठबंधन किया जाना चाहिए। प्रिज्म का विमान (4) इंटरफ़ेस की भूमिका निभाता है, जिसकी सतह पर प्रकाश किरण अपवर्तित होती है। चूंकि किरणें बिखरी हुई हैं, प्रकाश और छाया की सीमा धुंधली, इंद्रधनुषी हो जाती है। इस घटना को फैलाव कम्पेसाटर (5) द्वारा समाप्त कर दिया गया है। फिर बीम को लेंस (6) और प्रिज्म (7) से गुजारा जाता है। प्लेट (8) पर दृष्टि स्ट्रोक होते हैं (दो सीधी रेखाएं क्रॉसवर्ड को पार करती हैं), साथ ही अपवर्तक सूचकांकों के साथ एक पैमाना, जो ऐपिस (9) में देखा जाता है। इसका उपयोग अपवर्तनांक की गणना के लिए किया जाता है।

क्षेत्र की सीमाओं की विभाजन रेखा आंतरिक कुल परावर्तन के कोण के अनुरूप होगी, जो नमूने के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है।

किसी पदार्थ की शुद्धता और प्रामाणिकता को निर्धारित करने के लिए रेफ्रेक्टोमेट्री का उपयोग किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण के दौरान समाधानों में पदार्थों की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है, जिसकी गणना एक अंशांकन ग्राफ (इसकी एकाग्रता पर एक नमूने के अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता को दर्शाने वाला ग्राफ) से की जाती है।

KorolevPharm में, अपवर्तक सूचकांक कच्चे माल के आने वाले नियंत्रण के दौरान, हमारे अपने उत्पादन के अर्क के साथ-साथ तैयार उत्पादों के उत्पादन में अनुमोदित नियामक दस्तावेज के अनुसार निर्धारित किया जाता है। एक IRF-454 B2M रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके एक मान्यता प्राप्त भौतिक और रासायनिक प्रयोगशाला के योग्य कर्मचारियों द्वारा निर्धारण किया जाता है।

यदि, कच्चे माल के इनपुट नियंत्रण के परिणामों के आधार पर, अपवर्तक सूचकांक आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है, तो गुणवत्ता नियंत्रण विभाग गैर-अनुरूपता का एक अधिनियम तैयार करता है, जिसके आधार पर कच्चे माल के इस बैच को वापस कर दिया जाता है। आपूर्तिकर्ता।

निर्धारण की विधि

1. माप शुरू करने से पहले, एक दूसरे के संपर्क में प्रिज्म की सतहों की सफाई की जाँच की जाती है।

2. जीरो पॉइंट चेक। हम मापने वाले प्रिज्म की सतह पर आसुत जल की 2-3 बूँदें लगाते हैं, इसे ध्यान से एक रोशन प्रिज्म से बंद कर देते हैं। प्रकाश खिड़की खोलें और, एक दर्पण का उपयोग करके, प्रकाश स्रोत को सबसे तीव्र दिशा में सेट करें। ऐपिस के शिकंजे को मोड़कर, हम इसके देखने के क्षेत्र में अंधेरे और हल्के क्षेत्रों के बीच एक स्पष्ट, तेज अंतर प्राप्त करते हैं। हम स्क्रू को घुमाते हैं और छाया और प्रकाश की रेखा को निर्देशित करते हैं ताकि यह उस बिंदु से मेल खाता हो जिस पर ऐपिस की ऊपरी खिड़की में रेखाएं मिलती हैं। ऐपिस की निचली खिड़की में ऊर्ध्वाधर रेखा पर हम वांछित परिणाम देखते हैं - 20 डिग्री सेल्सियस (1.333) पर आसुत जल का अपवर्तनांक। यदि रीडिंग अलग हैं, तो स्क्रू को अपवर्तनांक पर 1.333 पर सेट करें, और एक कुंजी (समायोजन स्क्रू को हटा दें) की मदद से हम छाया और प्रकाश की सीमा को लाइनों के चौराहे के बिंदु पर लाते हैं।

3. अपवर्तनांक ज्ञात कीजिए। प्रिज्म प्रकाश के कक्ष को ऊपर उठाएं और फिल्टर पेपर या धुंध वाले नैपकिन के साथ पानी को हटा दें। इसके बाद, परीक्षण समाधान की 1-2 बूंदों को मापने वाले प्रिज्म की सतह पर लगाएं और कक्ष को बंद कर दें। हम शिकंजा को तब तक घुमाते हैं जब तक कि छाया और प्रकाश की सीमाएँ रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल नहीं खातीं। ऐपिस की निचली खिड़की में ऊर्ध्वाधर रेखा पर हम वांछित परिणाम देखते हैं - परीक्षण नमूने का अपवर्तनांक। हम ऐपिस की निचली खिड़की में पैमाने पर अपवर्तनांक की गणना करते हैं।

4. अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके, हम समाधान की एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच संबंध स्थापित करते हैं। एक ग्राफ बनाने के लिए, रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों की तैयारी का उपयोग करके कई सांद्रता के मानक समाधान तैयार करना आवश्यक है, उनके अपवर्तक सूचकांकों को मापें और प्राप्त मूल्यों को कोर्डिनेट अक्ष पर प्लॉट करें, और एब्सिस्सा अक्ष पर समाधानों की संबंधित सांद्रता को प्लॉट करें। एकाग्रता अंतराल को चुनना आवश्यक है जिस पर एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच एक रैखिक संबंध देखा जाता है। हम परीक्षण नमूने के अपवर्तनांक को मापते हैं और इसकी एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए ग्राफ का उपयोग करते हैं।