სინათლის გარდატეხის კანონი. გარდატეხის აბსოლუტური და ფარდობითი ინდექსები (კოეფიციენტები). სულ შიდა ასახვა

სინათლის გარდატეხის კანონიემპირიულად ჩამოყალიბდა მე-17 საუკუნეში. როდესაც სინათლე გადადის ერთი გამჭვირვალე გარემოდან მეორეზე, სინათლის მიმართულება შეიძლება შეიცვალოს. სინათლის მიმართულების შეცვლას სხვადასხვა მედიის საზღვარზე სინათლის გარდატეხა ეწოდება. რეფრაქციის ყოვლისმცოდნეობა არის ობიექტის ფორმის აშკარა ცვლილება. (მაგალითად: კოვზი ჭიქა წყალში). სინათლის გარდატეხის კანონი: ორი მედიის საზღვარზე, გარდატეხის სხივი დევს დაცემის სიბრტყეში და აყალიბებს, დაცემის წერტილში აღდგენილი შუალედის ნორმალურად, გარდატეხის ისეთი კუთხე, რომ: = n 1- შემოდგომა, 2 ანარეკლი, n-რეფრაქციული ინდექსი (f. Snelius) - შედარებითი მაჩვენებელიუჰაერო სივრციდან სხივის დაცემის რეფრაქციულ ინდექსს მისი ეწოდება გარდატეხის აბსოლუტური მაჩვენებელი.დაცემის კუთხე, რომლის დროსაც რეფრაქციული სხივი იწყებს სრიალს ორ მედიას შორის ინტერფეისის გასწვრივ ოპტიკურად უფრო მკვრივ გარემოზე გადასვლის გარეშე - მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველი კუთხე. სულ შიდა ასახვა- შიდა ასახვა, იმ პირობით, რომ დაცემის კუთხე აღემატება გარკვეულ კრიტიკულ კუთხეს. ამ შემთხვევაში, ინციდენტის ტალღა მთლიანად აისახება და ასახვის კოეფიციენტის მნიშვნელობა აღემატება მის უმაღლეს მნიშვნელობებს გაპრიალებული ზედაპირებისთვის. მთლიანი შიდა ასახვის ასახვის კოეფიციენტი არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე. ოპტიკაში ეს ფენომენი შეინიშნება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ფართო სპექტრისთვის, რენტგენის დიაპაზონის ჩათვლით. გეომეტრიულ ოპტიკაში ფენომენი აიხსნება სნელის კანონით. თუ გავითვალისწინებთ, რომ გარდატეხის კუთხე არ შეიძლება აღემატებოდეს 90°-ს, მივიღებთ, რომ დაცემის კუთხით, რომლის სინუსი უფრო დიდია, ვიდრე მცირე გარდატეხის ინდექსის თანაფარდობა უფრო დიდთან, ელექტრომაგნიტური ტალღა მთლიანად უნდა აისახოს პირველ გარემოში. მაგალითი: მრავალი ბუნებრივი კრისტალის, განსაკუთრებით კი ძვირფასი და ნახევრადძვირფასი ქვების კაშკაშა ბრწყინვალება აიხსნება მთლიანი შინაგანი ასახვით, რის შედეგადაც თითოეული სხივი, რომელიც შედის კრისტალში, ქმნის საკმაოდ კაშკაშა სხივების დიდ რაოდენობას, რომლებიც გამოდიან, შეღებილი დისპერსიის შედეგად.

რეფრაქციული ინდიკატორი(რეფრაქციების მაჩვენებელი) - ოპტიკური. დაკავშირებული გარემო მახასიათებლებთან სინათლის რეფრაქციაორ გამჭვირვალე ოპტიკურად ერთგვაროვან და იზოტროპულ მედიას შორის ინტერფეისზე ერთი გარემოდან მეორეზე გადასვლისას და მედიაში სინათლის გავრცელების ფაზური სიჩქარის სხვაობის გამო. P. p.-ის მნიშვნელობა, უდრის ამ სიჩქარის თანაფარდობას. ნათესავი

ამ გარემოების P. p. თუ სინათლე ეცემა მეორე ან პირველ გარემოზე (საიდანაც სინათლის გავრცელების სიჩქარეა თან), მაშინ რაოდენობებია ამ გარემოების აბსოლუტური P. p. ამ შემთხვევაში, გარდატეხის კანონი შეიძლება დაიწეროს იმ ფორმით, სადაც და არის დაცემის და გარდატეხის კუთხეები.

აბსოლუტური P.p.-ის სიდიდე დამოკიდებულია ნივთიერების ბუნებასა და სტრუქტურაზე, მის აგრეგაციის მდგომარეობაზე, ტემპერატურაზე, წნევაზე და ა.შ. მაღალი ინტენსივობის დროს p.p. დამოკიდებულია სინათლის ინტენსივობაზე (იხ. არაწრფივი ოპტიკა). რიგ ნივთიერებებში P. p. იცვლება გარეგანი გავლენით. ელექტრო ველები ( კერის ეფექტი- სითხეებსა და აირებში; ელექტრო ოპტიკური ჯიბის ეფექტი- კრისტალებში).

მოცემული გარემოსთვის, შთანთქმის ზოლი დამოკიდებულია სინათლის ტალღის სიგრძეზე l, ხოლო შთანთქმის ზოლების რეგიონში ეს დამოკიდებულება ანომალიურია (იხ. სინათლის დისპერსია). თითქმის ყველა მედიისთვის შთანთქმის დიაპაზონი უახლოვდება 1-ს, სითხეებისა და მყარი ნივთიერებების თვალსაჩინო რეგიონში დაახლოებით 1,5; IR რეგიონში რამდენიმე გამჭვირვალე მედიისთვის 4.0 (Ge-სთვის).

მათ ახასიათებთ ორი პარამეტრული ფენომენი: ჩვეულებრივი (იზოტროპული მედიის მსგავსი) და არაჩვეულებრივი, რომელთა სიდიდე დამოკიდებულია სხივის დაცემის კუთხეზე და, შესაბამისად, გარემოში სინათლის გავრცელების მიმართულებაზე (იხ. კრისტალური ოპტიკაშთანთქმის მქონე მედიებისთვის (კერძოდ, ლითონებისთვის), შთანთქმის კოეფიციენტი არის რთული სიდიდე და შეიძლება წარმოდგენილი იყოს, სადაც n არის ჩვეულებრივი შთანთქმის კოეფიციენტი, არის შთანთქმის ინდექსი (იხ. სინათლის შთანთქმა, ლითონის ოპტიკა).

P. p. არის მაკროსკოპული. გარემოსთვის დამახასიათებელი და მასთან დაკავშირებული ნებართვან მაგნი. გამტარიანობა კლასიკური ელექტრონული თეორია (იხ. სინათლის დისპერსია) საშუალებას გაძლევთ დააკავშიროთ P. p. მნიშვნელობა მიკროსკოპულთან. გარემოს მახასიათებლები - ელექტრონული პოლარიზებადობაატომი (ან მოლეკულა) დამოკიდებულია ატომების ბუნებაზე და სინათლის სიხშირეზე, და საშუალო: სადაც ნარის ატომების რაოდენობა მოცულობის ერთეულზე. მოქმედებს ატომზე (მოლეკულაზე) ელექტრულ. სინათლის ტალღის ველი იწვევს ოპტიკური ცვლას. ელექტრონი წონასწორული პოზიციიდან; ატომი ხდება ინდუცირებული. დიპოლური მომენტი დროში იცვლება დაცემის სინათლის სიხშირით და წარმოადგენს მეორადი თანმიმდევრული ტალღების, ჭვავის წყაროს. გარემოზე ტალღის ჩარევით, ისინი ქმნიან მიღებულ სინათლის ტალღას, რომელიც გავრცელდება გარემოში ფაზური სიჩქარით და, შესაბამისად,

ჩვეულებრივი (არალაზერული) სინათლის წყაროების ინტენსივობა შედარებით დაბალია; ატომზე მოქმედი სინათლის ტალღის ველი გაცილებით მცირეა ვიდრე შიდაატომური ელექტრო. ველები და ელექტრონი ატომში შეიძლება ჩაითვალოს ჰარმონიულად. ოსცილატორი. ამ მიახლოებით, მნიშვნელობა და P. p.

ისინი მუდმივი მნიშვნელობებია (მიცემულ სიხშირეზე), სინათლის ინტენსივობისგან დამოუკიდებელი. მძლავრი ლაზერების მიერ შექმნილ ინტენსიურ სინათლის ნაკადებში, ელექტრული სიდიდე. სინათლის ტალღის ველი შეიძლება შეესაბამებოდეს ატომშიდა ელექტრული სიმდიდრეს. ველები და ჰარმონიის მოდელი, ოსცილატორი მიუღებელი აღმოჩნდება. ელექტრონ-ატომის სისტემაში ძალების არაჰარმონიულობის გათვალისწინება იწვევს ატომის პოლარიზებადობის და, შესაბამისად, პოლარიზაციის კოეფიციენტის დამოკიდებულებას სინათლის ინტენსივობაზე. და შორის კავშირი გამოდის არაწრფივი; P. p. შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ფორმით

სად - P. p. დაბალი განათების ინტენსივობით; (ჩვეულებრივ მიღებული აღნიშვნა) - P. p.-ის არაწრფივი დამატება ან კოეფიციენტი. არაწრფივი. P. p. დამოკიდებულია გარემოს ბუნებაზე, მაგალითად. სილიკატური სათვალეებისთვის

P. p. ასევე გავლენას ახდენს მაღალი ინტენსივობით ეფექტის შედეგად ელექტროსტრიქციასაშუალო სიმკვრივის შეცვლა, მაღალი სიხშირე ანიზოტროპული მოლეკულებისთვის (თხევადში), ასევე შეწოვით გამოწვეული ტემპერატურის მატების შედეგად.

ფიზიკის კანონები ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ გამოთვლების განხორციელებაში რაიმე პროდუქტის წარმოებისთვის კონკრეტული სტრატეგიის დაგეგმვისას ან სხვადასხვა მიზნებისთვის სტრუქტურების მშენებლობის პროექტის შედგენაში. ბევრი მნიშვნელობა გამოითვლება, ამიტომ გაზომვები და გამოთვლები ხდება დაგეგმვის სამუშაოების დაწყებამდე. მაგალითად, შუშის გარდატეხის ინდექსი უდრის დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდებას გარდატეხის კუთხის სინუსთან.

ასე რომ, ჯერ ხდება კუთხეების გაზომვის პროცესი, შემდეგ გამოითვლება მათი სინუსი და მხოლოდ ამის შემდეგ შეგიძლიათ მიიღოთ სასურველი მნიშვნელობა. ცხრილის მონაცემების ხელმისაწვდომობის მიუხედავად, ღირს ყოველ ჯერზე დამატებითი გამოთვლების ჩატარება, რადგან საცნობარო წიგნები ხშირად იყენებენ იდეალურ პირობებს, რომელთა მიღწევა თითქმის შეუძლებელია რეალურ ცხოვრებაში. ამიტომ, სინამდვილეში, ინდიკატორი აუცილებლად განსხვავდება ცხრილისგან და ზოგიერთ სიტუაციაში ამას ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს.

აბსოლუტური მაჩვენებელი

აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი დამოკიდებულია შუშის ბრენდზე, რადგან პრაქტიკაში არსებობს უამრავი ვარიანტი, რომლებიც განსხვავდება შემადგენლობითა და გამჭვირვალობის ხარისხით. საშუალოდ, ეს არის 1.5 და ამ მნიშვნელობის გარშემო 0.2-ით მერყეობს ამა თუ იმ მიმართულებით. იშვიათ შემთხვევებში შეიძლება იყოს გადახრები ამ მაჩვენებლიდან.

კიდევ ერთხელ, თუ ზუსტი მაჩვენებელი მნიშვნელოვანია, მაშინ დამატებითი გაზომვები შეუცვლელია. მაგრამ ისინიც კი არ იძლევიან 100% საიმედო შედეგს, რადგან მზის პოზიცია ცაში და ღრუბლიანობა გაზომვის დღეს გავლენას მოახდენს საბოლოო მნიშვნელობაზე. საბედნიეროდ, შემთხვევების 99,99%-ში საკმარისია უბრალოდ ვიცოდეთ, რომ ისეთი მასალის, როგორიც არის მინა, გარდატეხის ინდექსი ერთზე მეტია და ორზე ნაკლები, ხოლო დანარჩენი მეათედი და მეასედი არ თამაშობს როლს.

ფორუმებზე, რომლებიც ეხმარება ფიზიკაში პრობლემების გადაჭრას, ხშირად ჩნდება კითხვა, რა არის მინის და ალმასის რეფრაქციული ინდექსი? ბევრი ფიქრობს, რომ რადგან ეს ორი ნივთიერება გარეგნულად მსგავსია, მათი თვისებები დაახლოებით იგივე უნდა იყოს. მაგრამ ეს არის ბოდვა.

მინის მაქსიმალური გარდატეხა იქნება დაახლოებით 1,7, ხოლო ალმასისთვის ეს მაჩვენებელი 2,42-ს აღწევს. ეს ძვირფასი ქვა არის ერთ-ერთი იმ მცირერიცხოვან მასალათაგანი დედამიწაზე, რომლის გარდატეხის ინდექსი აღემატება 2-ს. ეს გამოწვეულია მისი კრისტალური სტრუქტურით და სინათლის სხივების დიდი გავრცელებით. ცხრილის მნიშვნელობის ცვლილებებში მინიმალურ როლს ასრულებს ფეისინგი.

შედარებითი მაჩვენებელი

ფარდობითი მაჩვენებელი ზოგიერთი გარემოსთვის შეიძლება დახასიათდეს შემდეგნაირად:

• - შუშის რეფრაქციული ინდექსი წყალთან შედარებით არის დაახლოებით 1,18;
• - იგივე მასალის გარდატეხის ინდექსი ჰაერთან მიმართებაში უდრის 1,5-ს;
• - რეფრაქციული ინდექსი ალკოჰოლთან შედარებით - 1.1.

ინდიკატორის გაზომვა და ფარდობითი მნიშვნელობის გამოთვლა ხდება ცნობილი ალგორითმის მიხედვით. ფარდობითი პარამეტრის მოსაძებნად, თქვენ უნდა გაყოთ ცხრილის ერთი მნიშვნელობა მეორეზე. ან გააკეთეთ ექსპერიმენტული გამოთვლები ორი გარემოსთვის და შემდეგ გაყავით მიღებული მონაცემები. ასეთი ოპერაციები ხშირად ტარდება ფიზიკის ლაბორატორიულ კლასებში.

რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრა

პრაქტიკაში საკმაოდ რთულია მინის გარდატეხის ინდექსის დადგენა, რადგან საწყისი მონაცემების გასაზომად საჭიროა მაღალი სიზუსტის ინსტრუმენტები. ნებისმიერი შეცდომა გაიზრდება, რადგან გაანგარიშება იყენებს რთულ ფორმულებს, რომლებიც მოითხოვს შეცდომების არარსებობას.

ზოგადად, ეს კოეფიციენტი გვიჩვენებს, რამდენჯერ იკლებს სინათლის სხივების გავრცელების სიჩქარე გარკვეული დაბრკოლების გავლისას. ამიტომ დამახასიათებელია მხოლოდ გამჭვირვალე მასალებისთვის. საცნობარო მნიშვნელობისთვის, ანუ ერთეულისთვის, აღებულია აირების რეფრაქციული ინდექსი. ეს გაკეთდა იმისთვის, რომ გამოთვლებში გარკვეული მნიშვნელობიდან დაწყება შემეძლო.

თუ მზის სხივი ეცემა მინის ზედაპირზე, გარდატეხის ინდექსით, რომელიც უდრის ცხრილის მნიშვნელობას, მაშინ ის შეიძლება შეიცვალოს რამდენიმე გზით:

• 1. ზემოდან დააწებეთ ფილმი, რომელშიც რეფრაქციული ინდექსი უფრო მაღალი იქნება ვიდრე მინის. ეს პრინციპი გამოიყენება მანქანის ფანჯრების შეფერილობისას, რათა გაუმჯობესდეს მგზავრის კომფორტი და მძღოლს გზა უფრო ნათლად დაინახოს. ასევე, ფილმი შეაკავებს და ულტრაიისფერ გამოსხივებას.
• 2. შეღებეთ შუშა საღებავით. ეს არის ის, რასაც იაფფასიანი სათვალეების მწარმოებლები აკეთებენ, მაგრამ გაითვალისწინეთ, რომ ეს შეიძლება საზიანო იყოს თქვენი მხედველობისთვის. კარგ მოდელებში სათვალეები დაუყოვნებლივ იწარმოება ფერადი სპეციალური ტექნოლოგიის გამოყენებით.
• 3. ჩაყარეთ ჭიქა სითხეში. ეს მხოლოდ ექსპერიმენტებისთვისაა გამოსადეგი.

თუ სინათლის სხივი გადის მინიდან, შემდეგ მასალაზე გარდატეხის ინდექსი გამოითვლება ფარდობითი კოეფიციენტის გამოყენებით, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნეს ცხრილის მნიშვნელობების ერთმანეთთან შედარებით. ეს გამოთვლები ძალიან მნიშვნელოვანია ოპტიკური სისტემების დიზაინში, რომლებიც ატარებენ პრაქტიკულ ან ექსპერიმენტულ დატვირთვას. შეცდომები აქ დაუშვებელია, რადგან ისინი გამოიწვევს მთელი მოწყობილობის გაუმართაობას და შემდეგ მასთან მიღებული ნებისმიერი მონაცემი უსარგებლო იქნება.

გარდატეხის ინდექსის მქონე მინაში სინათლის სიჩქარის დასადგენად, თქვენ უნდა გაყოთ სიჩქარის აბსოლუტური მნიშვნელობა ვაკუუმში გარდატეხის ინდექსით. ვაკუუმი გამოიყენება როგორც საცნობარო საშუალება, რადგან რეფრაქცია იქ არ მოქმედებს რაიმე ნივთიერების არარსებობის გამო, რამაც შეიძლება ხელი შეუშალოს სინათლის სხივების შეუფერხებელ მოძრაობას მოცემული ტრაექტორიის გასწვრივ.

ნებისმიერ გამოთვლილ ინდიკატორში, სიჩქარე ნაკლები იქნება, ვიდრე საცნობარო გარემოში, რადგან რეფრაქციული ინდექსი ყოველთვის ერთზე მეტია.

სინათლის რეფრაქცია- ფენომენი, რომლის დროსაც სინათლის სხივი, რომელიც გადადის ერთი საშუალოდან მეორეზე, იცვლის მიმართულებას ამ მედიის საზღვარზე.

სინათლის გარდატეხა ხდება შემდეგი კანონის მიხედვით:
შემხვედრი და გარდატეხილი სხივები და პერპენდიკულარული პერპენდიკულარული ორ მედიას შორის სხივის დაცემის წერტილში მდებარეობს იმავე სიბრტყეში. დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება გარდატეხის კუთხის სინუსთან არის მუდმივი მნიშვნელობა ორი მედიისთვის:
,
სადაც α - დაცემის კუთხე,
β - გარდატეხის კუთხე
ნ - დაცემის კუთხიდან დამოუკიდებელი მუდმივი მნიშვნელობა.

როდესაც დაცემის კუთხე იცვლება, იცვლება გარდატეხის კუთხეც. რაც უფრო დიდია დაცემის კუთხე, მით უფრო დიდია გარდატეხის კუთხე.
თუ სინათლე გადადის ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი გარემოდან უფრო მკვრივ გარემოში, მაშინ გარდატეხის კუთხე ყოველთვის ნაკლებია დაცემის კუთხეზე: β < α.
ორ მედიას შორის ინტერფეისის პერპენდიკულარულად მიმართული სინათლის სხივი ერთი საშუალოდან მეორეზე გადადის გატეხვის გარეშე.

ნივთიერების აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი- სიდიდე, რომელიც უდრის სინათლის ფაზური სიჩქარის თანაფარდობას (ელექტრომაგნიტური ტალღები) ვაკუუმში და მოცემულ გარემოში n=c/v.
n-ის მნიშვნელობას, რომელიც შედის გარდატეხის კანონში, ეწოდება ფარდობითი გარდატეხის ინდექსი მედიის წყვილისთვის.

მნიშვნელობა n არის B საშუალო რეფრაქციული მაჩვენებელი A საშუალოსთან მიმართებაში, ხოლო n" = 1/n არის A საშუალო რეფრაქციული მაჩვენებელი B საშუალოსთან მიმართებაში.
ეს მნიშვნელობა, ceteris paribus, აღემატება ერთიანობას, როდესაც სხივი გადადის უფრო მკვრივი გარემოდან ნაკლებად მკვრივ გარემოზე და ნაკლებია ერთიანობაზე, როდესაც სხივი გადადის ნაკლებად მკვრივი გარემოდან უფრო მკვრივ გარემოზე (მაგალითად, გაზიდან ან ვაკუუმი თხევადი ან მყარი). ამ წესიდან არის გამონაკლისები და, შესაბამისად, ჩვეულებრივ უნდა ვუწოდოთ საშუალო ოპტიკურად მეტ-ნაკლებად მკვრივი, ვიდრე სხვა.
სხივი, რომელიც ეცემა უჰაერო სივრციდან რომელიმე საშუალო B-ის ზედაპირზე, უფრო ძლიერად ირღვევა, ვიდრე მასზე სხვა A საშუალოდან ვარდნისას; უჰაერო სივრციდან გარემოზე დაცემის სხივის გარდატეხის ინდექსს ეწოდება მისი აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი.

(აბსოლუტური - ვაკუუმთან შედარებით.
ნათესავი - ნებისმიერი სხვა ნივთიერების მიმართ (იგივე ჰაერი, მაგალითად).
ორი ნივთიერების ფარდობითი მაჩვენებელი არის მათი აბსოლუტური მაჩვენებლების თანაფარდობა.)

სულ შიდა ასახვა- შიდა ასახვა, იმ პირობით, რომ დაცემის კუთხე აღემატება გარკვეულ კრიტიკულ კუთხეს. ამ შემთხვევაში, ინციდენტის ტალღა მთლიანად აისახება და ასახვის კოეფიციენტის მნიშვნელობა აღემატება მის უმაღლეს მნიშვნელობებს გაპრიალებული ზედაპირებისთვის. მთლიანი შიდა ასახვის ასახვის კოეფიციენტი არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე.

ოპტიკაში ეს ფენომენი შეინიშნება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ფართო სპექტრისთვის, რენტგენის დიაპაზონის ჩათვლით.

გეომეტრიულ ოპტიკაში ფენომენი აიხსნება სნელის კანონით. იმის გათვალისწინებით, რომ გარდატეხის კუთხე არ შეიძლება აღემატებოდეს 90°-ს, მივიღებთ, რომ დაცემის კუთხით, რომლის სინუსი უფრო დიდია, ვიდრე ქვედა გარდატეხის ინდექსის თანაფარდობა უფრო დიდ ინდექსთან, ელექტრომაგნიტური ტალღა მთლიანად უნდა აისახოს პირველ გარემოში.

ფენომენის ტალღური თეორიის შესაბამისად, ელექტრომაგნიტური ტალღა მაინც შეაღწევს მეორე გარემოში - იქ ვრცელდება ეგრეთ წოდებული "არაერთგვაროვანი ტალღა", რომელიც ექსპონენტურად იშლება და ენერგიას არ ატარებს. მეორე გარემოში არაჰომოგენური ტალღის შეღწევის დამახასიათებელი სიღრმე არის ტალღის სიგრძის რიგი.

სინათლის გარდატეხის კანონები.

ყოველივე ნათქვამიდან ჩვენ დავასკვნათ:
1 . სხვადასხვა ოპტიკური სიმკვრივის ორ მედიას შორის ინტერფეისზე, სინათლის სხივი იცვლის მიმართულებას ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას.
2. როდესაც სინათლის სხივი გადადის უფრო მაღალი ოპტიკური სიმკვრივის გარემოში, გარდატეხის კუთხე ნაკლებია დაცემის კუთხეზე; როდესაც სინათლის სხივი გადადის ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ნაკლებად მკვრივ გარემოში, გარდატეხის კუთხე უფრო დიდია, ვიდრე დაცემის კუთხე.
სინათლის რეფრაქციას თან ახლავს არეკვლა და დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად ასახული სხივის სიკაშკაშე იზრდება, ხოლო გარდატეხილი სუსტდება. ეს ჩანს ნახატზე ნაჩვენები ექსპერიმენტის ჩატარებით. შესაბამისად, არეკლილი სხივი თან ატარებს რაც უფრო მეტ სინათლის ენერგიას, მით უფრო დიდია დაცემის კუთხე.

დაე იყოს MN- ინტერფეისი ორ გამჭვირვალე მედიას შორის, მაგალითად, ჰაერი და წყალი, სს- ცვივა სხივი OV- რეფრაქციული სხივი, - დაცემის კუთხე, - გარდატეხის კუთხე, - სინათლის გავრცელების სიჩქარე პირველ გარემოში, - სინათლის გავრცელების სიჩქარე მეორე გარემოში.

გარდატეხა ან გარდატეხა არის ფენომენი, რომლის დროსაც იცვლება სინათლის სხივის ან სხვა ტალღების მიმართულება, როდესაც ისინი კვეთენ საზღვარს, რომელიც აშორებს ორ მედიას, ორივე გამჭვირვალე (ამ ტალღების გადამცემი) და გარემოში, რომელშიც თვისებები მუდმივად იცვლება. .

რეფრაქციის ფენომენს საკმაოდ ხშირად ვაწყდებით და მას ჩვეულებრივ მოვლენად აღვიქვამთ: ვხედავთ, რომ გამჭვირვალე მინაში ფერადი თხევადი ჯოხი „გატეხილია“ ჰაერისა და წყლის გამოყოფის ადგილზე (სურ. 1). როცა წვიმის დროს სინათლე ირღვევა და აირეკლება, ჩვენ გვიხარია ცისარტყელას დანახვისას (სურ. 2).

რეფრაქციული ინდექსი არის ნივთიერების მნიშვნელოვანი მახასიათებელი, რომელიც დაკავშირებულია მის ფიზიკურ-ქიმიურ თვისებებთან. ეს დამოკიდებულია ტემპერატურის მნიშვნელობებზე, ასევე სინათლის ტალღების ტალღის სიგრძეზე, რომლებზეც ხდება განსაზღვრა. ხსნარში ხარისხის კონტროლის მონაცემების მიხედვით, რეფრაქციულ ინდექსზე გავლენას ახდენს მასში გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია, ასევე გამხსნელის ბუნება. კერძოდ, სისხლის შრატის რეფრაქციულ ინდექსზე გავლენას ახდენს მასში შემავალი ცილის რაოდენობა, რაც განპირობებულია იმით, რომ სინათლის სხივების გავრცელების სხვადასხვა სიჩქარით სხვადასხვა სიმკვრივის გარემოში, მათი მიმართულება იცვლება ორ მედიას შორის ინტერფეისზე. . თუ სინათლის სიჩქარეს ვაკუუმში გავყოფთ შესწავლილ ნივთიერების სინათლის სიჩქარეზე, მივიღებთ გარდატეხის აბსოლუტურ ინდექსს (გატეხვის ინდექსი). პრაქტიკაში დგინდება ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი (n), რომელიც არის ჰაერში სინათლის სიჩქარის თანაფარდობა შესასწავლ ნივთიერებაში სინათლის სიჩქარესთან.

რეფრაქციული ინდექსის რაოდენობრივი შეფასება ხდება სპეციალური მოწყობილობის - რეფრაქტომეტრის გამოყენებით.

რეფრაქტომეტრია არის ფიზიკური ანალიზის ერთ-ერთი უმარტივესი მეთოდი და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხარისხის კონტროლის ლაბორატორიებში ქიმიური, საკვები, ბიოლოგიურად აქტიური საკვები დანამატების, კოსმეტიკური საშუალებების და სხვა სახის პროდუქტების წარმოებაში მინიმალური დროით და შესამოწმებელი ნიმუშების რაოდენობით.

რეფრაქტომეტრის დიზაინი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ სინათლის სხივები მთლიანად აირეკლება, როდესაც ისინი გადიან ორი მედიის საზღვრებს (ერთი მათგანი შუშის პრიზმაა, მეორე - საცდელი ხსნარი) (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. რეფრაქტომეტრის სქემა

წყაროდან (1) სინათლის სხივი ეცემა სარკის ზედაპირზე (2), შემდეგ არეკლილი გადადის ზედა განათებულ პრიზმაში (3), შემდეგ ქვედა საზომ პრიზმაში (4), რომელიც დამზადებულია მინისგან. მაღალი რეფრაქციული ინდექსით. პრიზმებს შორის (3) და (4) ნიმუშის 1-2 წვეთი გამოიყენება კაპილარების გამოყენებით. იმისათვის, რომ პრიზმას მექანიკური დაზიანება არ მოჰყვეს, აუცილებელია მის ზედაპირს კაპილარი არ შევეხოთ.

ოკულარი (9) ხედავს ველს გადაკვეთილი ხაზებით ინტერფეისის დასაყენებლად. ოკულარის გადაადგილებით ველების გადაკვეთის წერტილი უნდა იყოს გასწორებული ინტერფეისთან (ნახ. 4) ინტერფეისის როლს ასრულებს პრიზმის (4) სიბრტყე, რომლის ზედაპირზე შუქის სხივი ირღვევა. ვინაიდან სხივები მიმოფანტულია, სინათლისა და ჩრდილის საზღვარი აღმოჩნდება ბუნდოვანი, მოლურჯო. ამ ფენომენს აღმოფხვრის დისპერსიის კომპენსატორი (5). შემდეგ სხივი გადის ლინზაში (6) და პრიზმაში (7). ფირფიტაზე (8) გამოსახულია ბადის შტრიხები (ორი სწორი ხაზი გადაკვეთა ჯვარედინად), ასევე სასწორი რეფრაქციული მაჩვენებლით, რომელიც შეიმჩნევა ოკულარში (9). იგი გამოიყენება რეფრაქციული ინდექსის გამოსათვლელად.

ველის საზღვრების გამყოფი ხაზი შეესაბამება შიდა მთლიანი ასახვის კუთხეს, რომელიც დამოკიდებულია ნიმუშის გარდატეხის მაჩვენებელზე.

რეფრაქტომეტრია გამოიყენება ნივთიერების სიწმინდისა და ავთენტურობის დასადგენად. ეს მეთოდი ასევე გამოიყენება ხარისხის კონტროლის დროს ხსნარებში ნივთიერებების კონცენტრაციის დასადგენად, რომელიც გამოითვლება კალიბრაციის გრაფიკიდან (გრაფიკი, რომელიც აჩვენებს ნიმუშის რეფრაქციული ინდექსის დამოკიდებულებას მის კონცენტრაციაზე).

KorolevPharm-ში რეფრაქციული ინდექსი განისაზღვრება დამტკიცებული მარეგულირებელი დოკუმენტაციის შესაბამისად ნედლეულის შემომავალი კონტროლის დროს, ჩვენივე წარმოების ექსტრაქტებში, ასევე მზა პროდუქციის წარმოებაში. განსაზღვრა ხდება აკრედიტებული ფიზიკური და ქიმიური ლაბორატორიის კვალიფიციური თანამშრომლების მიერ IRF-454 B2M რეფრაქტომეტრის გამოყენებით.

თუ ნედლეულის შეყვანის კონტროლის შედეგების საფუძველზე, რეფრაქციული ინდექსი არ აკმაყოფილებს აუცილებელ მოთხოვნებს, ხარისხის კონტროლის განყოფილება ადგენს შეუსაბამობის აქტს, რომლის საფუძველზეც ნედლეულის ეს პარტია ბრუნდება მომმარაგებელი.

განსაზღვრის მეთოდი

1. გაზომვების დაწყებამდე მოწმდება პრიზმების ერთმანეთთან კონტაქტში მყოფი ზედაპირების სისუფთავე.

2. ნულოვანი წერტილის შემოწმება. საზომი პრიზმის ზედაპირზე ვსვამთ 2÷3 წვეთ გამოხდილ წყალს, ფრთხილად ვხურავთ მანათობელი პრიზმით. გახსენით განათების ფანჯარა და სარკის გამოყენებით დააყენეთ სინათლის წყარო ყველაზე ინტენსიური მიმართულებით. თვალის ხრახნების შემობრუნებით, ჩვენ ვიღებთ მკაფიო, მკვეთრ განსხვავებას ბნელ და ნათელ ველებს შორის მის ხედვის ველში. ჩვენ ვატრიალებთ ხრახნს და მივმართავთ ჩრდილისა და სინათლის ხაზს ისე, რომ იგი ემთხვევა იმ წერტილს, სადაც ხაზები იკვეთება ოკულის ზედა ფანჯარაში. თვალის ქვედა ფანჯარაში ვერტიკალურ ხაზზე ვხედავთ სასურველ შედეგს - 20°C-ზე გამოხდილი წყლის რეფრაქციულ მაჩვენებელს (1.333). თუ ჩვენებები განსხვავებულია, ხრახნით დააყენეთ გარდატეხის ინდექსი 1,333-ზე, ხოლო გასაღების დახმარებით (მოხსენით მარეგულირებელი ხრახნი) ჩრდილისა და სინათლის საზღვარი მივაქვთ ხაზების გადაკვეთის წერტილამდე.

3. განისაზღვროს რეფრაქციული ინდექსი. აწიეთ პრიზმის განათების კამერა და ამოიღეთ წყალი ფილტრის ქაღალდით ან გაზის ხელსახოცით. შემდეგ საზომი პრიზმის ზედაპირზე დაიტანეთ საცდელი ხსნარის 1-2 წვეთი და დახურეთ კამერა. ჩვენ ვატრიალებთ ხრახნებს, სანამ ჩრდილისა და სინათლის საზღვრები არ დაემთხვევა ხაზების გადაკვეთის წერტილს. თვალის ქვედა ფანჯარაში ვერტიკალურ ხაზზე ვხედავთ სასურველ შედეგს - ტესტის ნიმუშის რეფრაქციულ მაჩვენებელს. ჩვენ ვიანგარიშებთ გარდატეხის ინდექსს სასწორზე ოკულარული ქვედა ფანჯარაში.

4. კალიბრაციის გრაფიკის გამოყენებით ვადგენთ კავშირს ხსნარის კონცენტრაციასა და რეფრაქციულ მაჩვენებელს შორის. გრაფიკის ასაგებად საჭიროა რამდენიმე კონცენტრაციის სტანდარტული ხსნარის მომზადება ქიმიურად სუფთა ნივთიერებების პრეპარატების გამოყენებით, მათი რეფრაქციული ინდექსების გაზომვა და მიღებული მნიშვნელობების დახაზვა ორდინატთა ღერძზე და ხსნარების შესაბამისი კონცენტრაციების დახაზვა აბსცისის ღერძზე. აუცილებელია აირჩიოს კონცენტრაციის ინტერვალები, რომლებშიც შეინიშნება წრფივი კავშირი კონცენტრაციასა და რეფრაქციულ მაჩვენებელს შორის. ჩვენ გავზომავთ ტესტის ნიმუშის გარდატეხის მაჩვენებელს და ვიყენებთ გრაფიკს მისი კონცენტრაციის დასადგენად.