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 პ. გვ. 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- სითხეებში 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. მაკროსკოპულია. 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 მინისთვის

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

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.
სინათლის სხივი, რომელიც მიმართულია ორ მედიას შორის ინტერფეისის პერპენდიკულარულად, 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 მნიშვნელობას, რომელიც შედის გარდატეხის კანონში, ეწოდება ფარდობითი გარდატეხის ინდექსი მედიის წყვილისთვის.

მნიშვნელობა n არის B საშუალო რეფრაქციული ინდექსი 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 გარემოს B ზედაპირზე, უფრო ძლიერად ირღვევა, ვიდრე მასზე ვარდნისას სხვა A საშუალოდან; უჰაერო სივრციდან სხივის დაცემის რეფრაქციულ 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 გარდატეხას თან ახლავს არეკვლა და დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად იზრდება არეკლილი სხივის სიკაშკაშე, 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.

გარემოს გარდატეხის მაჩვენებელი ვაკუუმთან მიმართებაში, ანუ სინათლის სხივების ვაკუუმიდან გარემოში გადასვლის შემთხვევაში აბსოლუტური ეწოდება და განისაზღვრება ფორმულით (27.10): n=c/v.

გამოთვლებში, აბსოლუტური რეფრაქციული მაჩვენებლები აღებულია ცხრილებიდან, რადგან მათი მნიშვნელობა საკმაოდ ზუსტად განისაზღვრება ექსპერიმენტების გამოყენებით. ვინაიდან c მეტია v-ზე, მაშინ აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი ყოველთვის აღემატება ერთიანობას.

თუ სინათლის გამოსხივება ვაკუუმიდან საშუალოზე გადადის, მაშინ გარდატეხის მეორე კანონის ფორმულა ასე იწერება:

sin i/sin β = n. (29.6)

ფორმულა (29.6) ასევე ხშირად გამოიყენება პრაქტიკაში, როდესაც სხივები ჰაერიდან საშუალოზე გადადის, რადგან ჰაერში სინათლის გავრცელების სიჩქარე ძალიან ცოტა განსხვავდება c-დან. ეს ჩანს იქიდან, რომ ჰაერის აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსი არის 1,0029.

როდესაც სხივი გადადის საშუალოდან ვაკუუმში (ჰაერში), მაშინ გარდატეხის მეორე კანონის ფორმულა იღებს ფორმას:

sin i/sin β = 1/n. (29.7)

ამ შემთხვევაში, სხივები საშუალოდან გასვლისას აუცილებლად შორდებიან პერპენდიკულარულ შუასა და ვაკუუმს შორის ინტერფეისს.

მოდით გავარკვიოთ, თუ როგორ შეგიძლიათ იპოვოთ ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი n21 აბსოლუტური გარდატეხის მაჩვენებლებიდან. მოდით, სინათლე გადავიდეს n1 აბსოლუტური ინდექსის მქონე საშუალოდან საშუალო აბსოლუტური ინდექსით n2. მაშინ n1 = c/V1 დაn2 = s/v2, საიდანაც:

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

ასეთი შემთხვევისთვის გარდატეხის მეორე კანონის ფორმულა ხშირად იწერება შემდეგნაირად:

sini/sinβ = n2/n1. (29.9)

გავიხსენოთ ეს მაქსველის თეორიის აბსოლუტური მაჩვენებლებიგარდატეხა შეიძლება აღმოჩნდეს მიმართებიდან: n = √(με). ვინაიდან სინათლის გამოსხივებისთვის გამჭვირვალე ნივთიერებებისთვის μ პრაქტიკულად უდრის ერთიანობას, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ:

n = √ε. (29.10)

ვინაიდან სინათლის გამოსხივებაში რხევების სიხშირე არის 10 14 ჰც-ის რიგითობა, არც დიპოლებს და არც იონებს დიელექტრიკში, რომლებსაც აქვთ შედარებით დიდი მასა, არ აქვთ დრო, რომ შეცვალონ თავიანთი პოზიცია ასეთი სიხშირით და ნივთიერების დიელექტრიკული თვისებები. ამ პირობებში განისაზღვრება მხოლოდ მისი ატომების ელექტრონული პოლარიზაცია. ეს ხსნის განსხვავებას ε= მნიშვნელობას შორისn 2 (29.10)-დან და ε st ელექტროსტატიკაში.ასე რომ, წყლისთვის ε \u003d n 2 \u003d 1.77 და ε st \u003d 81; იონური მყარი დიელექტრიკი NaCl ε=2.25 და ε st =5.6. როდესაც ნივთიერება შედგება ერთგვაროვანი ატომებისგან ან არაპოლარული მოლეკულებისგან, ანუ მას არ გააჩნია არც იონები და არც ბუნებრივი დიპოლები, მაშინ მისი პოლარიზაცია შეიძლება იყოს მხოლოდ ელექტრონული. მსგავსი ნივთიერებებისთვის ε (29.10) და ε st ემთხვევა. ასეთი ნივთიერების მაგალითია ბრილიანტი, რომელიც შედგება მხოლოდ ნახშირბადის ატომებისგან.

გაითვალისწინეთ, რომ გარდატეხის აბსოლუტური ინდექსის მნიშვნელობა, გარდა ნივთიერების ტიპისა, ასევე დამოკიდებულია რხევის სიხშირეზე, ან რადიაციის ტალღის სიგრძეზე. . ტალღის სიგრძის კლებასთან ერთად, როგორც წესი, რეფრაქციული ინდექსი იზრდება.

პროცესები, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლესთან, ფიზიკის მნიშვნელოვანი კომპონენტია და ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან გვახვევს. ამ სიტუაციაში ყველაზე მნიშვნელოვანია სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები, რომლებზეც დაფუძნებულია თანამედროვე ოპტიკა. სინათლის რეფრაქცია თანამედროვე მეცნიერების მნიშვნელოვანი ნაწილია.

დამახინჯების ეფექტი

ეს სტატია გეტყვით, თუ რა არის სინათლის გარდატეხის ფენომენი, ასევე როგორ გამოიყურება გარდატეხის კანონი და რა მომდინარეობს მისგან.

ფიზიკური ფენომენის საფუძვლები

როდესაც სხივი ეცემა ზედაპირზე, რომელიც გამოყოფილია ორი გამჭვირვალე ნივთიერებით, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივე (მაგალითად, სხვადასხვა ჭიქები ან წყალში), სხივების ნაწილი აირეკლება, ნაწილი კი მეორე სტრუქტურაში შეაღწევს (მაგ. გამრავლდება წყალში ან ჭიქაში). ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას სხივი ხასიათდება მისი მიმართულების ცვლილებით. ეს არის სინათლის რეფრაქციის ფენომენი.
სინათლის ანარეკლი და გარდატეხა განსაკუთრებით კარგად ჩანს წყალში.

წყლის დამახინჯების ეფექტი

წყალში ნივთებს რომ ვუყურებ, ისინი დამახინჯებულები ჩანან. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია ჰაერისა და წყლის საზღვარზე. ვიზუალურად ჩანს, რომ წყალქვეშა ობიექტები ოდნავ გადახრილია. აღწერილი ფიზიკური ფენომენი არის ზუსტად ის მიზეზი, რის გამოც ყველა ობიექტი წყალში დამახინჯებულია. როდესაც სხივები მინაზე მოხვდება, ეს ეფექტი ნაკლებად შესამჩნევია.
სინათლის გარდატეხა არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც ხასიათდება მზის სხივის მიმართულების ცვლილებით ერთი საშუალებიდან (სტრუქტურიდან) მეორეზე გადასვლის მომენტში.
ამ პროცესის გაგების გასაუმჯობესებლად, განვიხილოთ სხივის ჰაერიდან წყალში ჩავარდნის მაგალითი (მსგავსად მინის შემთხვევაში). ინტერფეისის გასწვრივ პერპენდიკულარულის დახატვით შესაძლებელია სინათლის სხივის გარდატეხის და დაბრუნების კუთხის გაზომვა. ეს მაჩვენებელი (გატეხვის კუთხე) შეიცვლება, როდესაც ნაკადი შეაღწევს წყალში (მინის შიგნით).
Შენიშვნა! ეს პარამეტრი გაგებულია, როგორც კუთხე, რომელიც ქმნის პერპენდიკულარს ორი ნივთიერების განცალკევებამდე, როდესაც სხივი შეაღწევს პირველი სტრუქტურიდან მეორეში.

სხივის გადასასვლელი

იგივე მაჩვენებელი დამახასიათებელია სხვა გარემოებისთვის. დადგენილია, რომ ეს მაჩვენებელი დამოკიდებულია ნივთიერების სიმკვრივეზე. თუ სხივი დაეცემა ნაკლებად მკვრივი სტრუქტურიდან უფრო მკვრივ სტრუქტურამდე, მაშინ შექმნილი დამახინჯების კუთხე უფრო დიდი იქნება. და თუ პირიქით, მაშინ ნაკლები.
ამავდროულად, დაცემის ფერდობის ცვლილება ასევე იმოქმედებს ამ მაჩვენებელზე. მაგრამ მათ შორის ურთიერთობა არ რჩება მუდმივი. ამავდროულად, მათი სინუსების თანაფარდობა დარჩება მუდმივი, რაც გამოიხატება შემდეგი ფორმულით: sinα / sinγ = n, სადაც:

• n არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც აღწერილია თითოეული კონკრეტული ნივთიერებისთვის (ჰაერი, მინა, წყალი და ა.შ.). აქედან გამომდინარე, რა იქნება ეს მნიშვნელობა, შეიძლება განისაზღვროს სპეციალური ცხრილებიდან;
• α არის დაცემის კუთხე;
• γ არის გარდატეხის კუთხე.

ამ ფიზიკური ფენომენის დასადგენად შეიქმნა გარდატეხის კანონი.

ფიზიკური კანონი

სინათლის ნაკადების გარდატეხის კანონი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ გამჭვირვალე ნივთიერებების მახასიათებლები. თავად კანონი შედგება ორი დებულებისგან:

• Პირველი ნაწილი. სხივი (შემთხვევა, მოდიფიცირებული) და პერპენდიკულარი, რომელიც აღდგა საზღვარზე დაცემის წერტილში, მაგალითად, ჰაერი და წყალი (მინა და ა.შ.), განლაგდება იმავე სიბრტყეში;
• მეორე ნაწილი. დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდების მაჩვენებელი საზღვრის გადაკვეთისას წარმოქმნილი იმავე კუთხის სინუსთან იქნება მუდმივი მნიშვნელობა.

კანონის აღწერა

ამ შემთხვევაში, იმ მომენტში, როდესაც სხივი გამოდის მეორე სტრუქტურიდან პირველში (მაგალითად, როდესაც სინათლის ნაკადი გადის ჰაერიდან, მინის გავლით და ისევ ჰაერში), ასევე მოხდება დამახინჯების ეფექტი.

მნიშვნელოვანი პარამეტრი სხვადასხვა ობიექტებისთვის

ამ სიტუაციაში მთავარი მაჩვენებელია დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა მსგავს პარამეტრთან, მაგრამ დამახინჯებისთვის. როგორც ზემოთ აღწერილი კანონიდან ჩანს, ეს მაჩვენებელი მუდმივი მნიშვნელობაა.
ამავდროულად, როდესაც იცვლება დაცემის ფერდობის მნიშვნელობა, იგივე სიტუაცია იქნება დამახასიათებელი მსგავსი ინდიკატორისთვის. ამ პარამეტრს დიდი მნიშვნელობა აქვს, რადგან გამჭვირვალე ნივთიერებების განუყოფელი მახასიათებელია.

ინდიკატორები სხვადასხვა ობიექტებისთვის

ამ პარამეტრის წყალობით, საკმაოდ ეფექტურად შეგიძლიათ განასხვავოთ მინის ტიპები, ასევე ძვირფასი ქვების მრავალფეროვნება. ასევე მნიშვნელოვანია სხვადასხვა მედიაში სინათლის სიჩქარის დასადგენად.

Შენიშვნა! სინათლის ნაკადის ყველაზე მაღალი სიჩქარე ვაკუუმშია.

ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას მისი სიჩქარე იკლებს. მაგალითად, ალმასს, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი რეფრაქციული ინდექსი, ექნება ფოტონის გავრცელების სიჩქარე ჰაერზე 2,42-ჯერ უფრო სწრაფი. წყალში ისინი 1,33-ჯერ ნელა გავრცელდებიან. სხვადასხვა ტიპის მინისთვის ეს პარამეტრი 1.4-დან 2.2-მდე მერყეობს.

Შენიშვნა! ზოგიერთ სათვალეს აქვს რეფრაქციული ინდექსი 2.2, რაც ძალიან ახლოს არის ბრილიანტთან (2.4). ამიტომ, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი შუშის ნაჭერის გარჩევა ნამდვილი ბრილიანტისგან.

ნივთიერებების ოპტიკური სიმკვრივე

სინათლეს შეუძლია შეაღწიოს სხვადასხვა ნივთიერებით, რომლებიც ხასიათდება განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივით. როგორც ადრე ვთქვით, ამ კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ საშუალო (სტრუქტურის) სიმკვრივის მახასიათებელი. რაც უფრო მკვრივია, მით უფრო ნელია მასში სინათლის სიჩქარე. მაგალითად, მინა ან წყალი ოპტიკურად უფრო მკვრივი იქნება ვიდრე ჰაერი.
გარდა იმისა, რომ ეს პარამეტრი მუდმივი მნიშვნელობაა, ის ასევე ასახავს სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას ორ ნივთიერებაში. ფიზიკური მნიშვნელობა შეიძლება გამოისახოს შემდეგი ფორმულით:

ეს მაჩვენებელი გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება ფოტონების გავრცელების სიჩქარე ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი

გამჭვირვალე ობიექტებში სინათლის ნაკადის გადაადგილებისას შესაძლებელია მისი პოლარიზაცია. იგი შეინიშნება დიელექტრიკული იზოტროპული მედიიდან სინათლის ნაკადის გავლისას. პოლარიზაცია ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონები გადიან მინაში.

პოლარიზაციის ეფექტი

ნაწილობრივი პოლარიზაცია შეინიშნება, როდესაც სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხე ორი დიელექტრიკის საზღვარზე განსხვავდება ნულიდან. პოლარიზაციის ხარისხი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი იყო დაცემის კუთხეები (ბრუსტერის კანონი).

სრული შიდა ასახვა

ჩვენი მოკლე დიგრესიის დასასრულს, ჯერ კიდევ აუცილებელია ასეთი ეფექტის გათვალისწინება, როგორც სრულფასოვანი შიდა ასახვა.

სრული ჩვენების ფენომენი

ამ ეფექტის გამოჩენისთვის აუცილებელია სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხის გაზრდა მისი გადასვლის მომენტში ნივთიერებებს შორის ინტერფეისზე მკვრივიდან ნაკლებად მკვრივ გარემოზე. იმ სიტუაციაში, როდესაც ეს პარამეტრი გადააჭარბებს გარკვეულ ზღვრულ მნიშვნელობას, მაშინ ამ მონაკვეთის საზღვარზე მომხდარი ფოტონები მთლიანად აისახება. სინამდვილეში, ეს იქნება ჩვენი სასურველი ფენომენი. მის გარეშე შეუძლებელი იყო ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემის დამზადება.

დასკვნა

სინათლის ნაკადის ქცევის მახასიათებლების პრაქტიკულმა გამოყენებამ ბევრი რამ მისცა, შექმნა სხვადასხვა ტექნიკური მოწყობილობა ჩვენი ცხოვრების გასაუმჯობესებლად. ამავდროულად, სინათლეს არ გაუხსნია კაცობრიობისთვის ყველა თავისი შესაძლებლობა და მისი პრაქტიკული პოტენციალი ჯერ კიდევ არ არის სრულად რეალიზებული.

როგორ გააკეთოთ ქაღალდის ნათურა საკუთარი ხელით
როგორ შევამოწმოთ LED ზოლის მუშაობა

ლექციაზე №24

"ანალიზის ინსტრუმენტული მეთოდები"

რეფრაქტომეტრია.

ლიტერატურა:

1. ვ.დ. პონომარევი "ანალიტიკური ქიმია" 1983 246-251

2. ᲐᲐ. იშჩენკო "ანალიტიკური ქიმია" 2004 გვ. 181-184

რეფრაქტომეტრია.

რეფრაქტომეტრია არის ანალიზის ერთ-ერთი უმარტივესი ფიზიკური მეთოდი, რომელიც მოითხოვს მინიმალურ ანალიზს და ტარდება ძალიან მოკლე დროში.

რეფრაქტომეტრია- მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია რეფრაქციის ან რეფრაქციის ფენომენზე ე.ი. სინათლის გავრცელების მიმართულების ცვლილება ერთი გარემოდან მეორეზე გადასვლისას.

გარდატეხა, ისევე როგორც სინათლის შთანთქმა, არის გარემოსთან მისი ურთიერთქმედების შედეგი. სიტყვა რეფრაქტომეტრია ნიშნავს გაზომვა სინათლის რეფრაქცია, რომელიც ფასდება გარდატეხის ინდექსის მნიშვნელობით.

რეფრაქციული ინდექსის მნიშვნელობა ნდამოკიდებულია

1) ნივთიერებებისა და სისტემების შემადგენლობაზე,

2)-დან რა კონცენტრაციით და რა მოლეკულებს ხვდება სინათლის სხივი გზაზე, რადგან სინათლის ზემოქმედებით, სხვადასხვა ნივთიერების მოლეკულები პოლარიზებულია სხვადასხვა გზით. სწორედ ამ დამოკიდებულებაზეა დაფუძნებული რეფრაქტომეტრიული მეთოდი.

ამ მეთოდს აქვს მთელი რიგი უპირატესობები, რის შედეგადაც მას ჰპოვა ფართო გამოყენება როგორც ქიმიურ კვლევაში, ასევე ტექნოლოგიური პროცესების კონტროლში.

1) რეფრაქციული მაჩვენებლების გაზომვა არის ძალიან მარტივი პროცესი, რომელიც ხორციელდება ზუსტად და დროისა და ნივთიერების რაოდენობის მინიმალური ინვესტიციით.

2) როგორც წესი, რეფრაქტომეტრები უზრუნველყოფენ 10%-მდე სიზუსტეს სინათლის რეფრაქციული ინდექსის და ანალიზის შემცველობის განსაზღვრაში.

რეფრაქტომეტრიის მეთოდი გამოიყენება ავთენტურობისა და სისუფთავის გასაკონტროლებლად, ცალკეული ნივთიერებების იდენტიფიცირებისთვის, ხსნარების შესწავლისას ორგანული და არაორგანული ნაერთების სტრუქტურის დასადგენად. რეფრაქტომეტრია გამოიყენება ორკომპონენტიანი ხსნარების შემადგენლობის დასადგენად და სამჯერადი სისტემებისთვის.

მეთოდის ფიზიკური საფუძველი

რეფრაქციული ინდიკატორი.

სინათლის სხივის გადახრა თავდაპირველი მიმართულებიდან ერთი გარემოდან მეორეზე გადასვლისას უფრო დიდია, მით მეტია განსხვავება სინათლის გავრცელების სიჩქარეებში ორში.

ამ გარემოში.

განვიხილოთ სინათლის სხივის გარდატეხა ნებისმიერი ორი გამჭვირვალე მედიის I და II საზღვარზე (იხ. ნახ.). მოდით შევთანხმდეთ, რომ საშუალო II-ს აქვს უფრო დიდი გარდატეხის ძალა და, შესაბამისად, n 1და n 2- აჩვენებს შესაბამისი მედიის რეფრაქციას. თუ საშუალო I არც ვაკუუმია და არც ჰაერი, მაშინ სინათლის სხივის დაცემის კუთხის შეფარდება და გარდატეხის კუთხის ცოდვა მისცემს ფარდობითი გარდატეხის ინდექსის მნიშვნელობას n rel. ღირებულება n rel. ასევე შეიძლება განისაზღვროს, როგორც განსახილველი მედიის რეფრაქციული მაჩვენებლების თანაფარდობა.

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

რეფრაქციული ინდექსის მნიშვნელობა დამოკიდებულია

1) ნივთიერებების ბუნება

ნივთიერების ბუნება ამ შემთხვევაში განისაზღვრება მისი მოლეკულების დეფორმაციის ხარისხით სინათლის მოქმედებით - პოლარიზების ხარისხით. რაც უფრო ინტენსიურია პოლარიზება, მით უფრო ძლიერია სინათლის გარდატეხა.

2)შემთხვევის სინათლის ტალღის სიგრძე

გარდატეხის ინდექსის გაზომვა ხორციელდება სინათლის ტალღის სიგრძეზე 589,3 ნმ (ნატრიუმის სპექტრის ხაზი D).

გარდატეხის ინდექსის დამოკიდებულებას სინათლის ტალღის სიგრძეზე ეწოდება დისპერსია. რაც უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე, მით მეტია გარდატეხა. ამიტომ, სხვადასხვა სიგრძის ტალღის სხივები განსხვავებულად ირღვევა.

3)ტემპერატურა რომლის დროსაც ხდება გაზომვა. გარდატეხის ინდექსის განსაზღვრის წინაპირობაა ტემპერატურის რეჟიმის დაცვა. ჩვეულებრივ განსაზღვრა ხდება 20±0,3 0 С ტემპერატურაზე.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად რეფრაქციული ინდექსი მცირდება, ხოლო ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება..

ტემპერატურის კორექტირება გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:

n t \u003d n 20 + (20-t) 0.0002, სადაც

n t -Ნახვამდის რეფრაქციული ინდექსი მოცემულ ტემპერატურაზე,

n 20 - რეფრაქციული ინდექსი 20 0 С

ტემპერატურის გავლენა აირების და სითხეების რეფრაქციული მაჩვენებლების მნიშვნელობებზე დაკავშირებულია მათი მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტების მნიშვნელობებთან. გაცხელებისას ყველა აირისა და სითხის მოცულობა იზრდება, სიმკვრივე მცირდება და, შესაბამისად, მცირდება მაჩვენებელი.

გარდატეხის ინდექსი, რომელიც იზომება 20 0 C ტემპერატურაზე და სინათლის ტალღის სიგრძე 589,3 ნმ, მითითებულია ინდექსით n D 20

ჰომოგენური ორკომპონენტიანი სისტემის რეფრაქციული ინდექსის დამოკიდებულება მის მდგომარეობაზე დადგენილია ექსპერიმენტულად, რიგი სტანდარტული სისტემებისთვის (მაგალითად, ხსნარებისთვის) რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრით, რომლებშიც ცნობილია კომპონენტების შინაარსი.

4) ნივთიერების კონცენტრაცია ხსნარში.

ნივთიერებების მრავალი წყალხსნარისთვის, რეფრაქციული ინდექსები სხვადასხვა კონცენტრაციებსა და ტემპერატურაზე საიმედოდ იქნა გაზომილი და ამ შემთხვევებში შეიძლება გამოყენებულ იქნას საცნობარო მონაცემები. რეფრაქტომეტრიული მაგიდები. პრაქტიკა გვიჩვენებს, რომ როდესაც გახსნილი ნივთიერების შემცველობა არ აღემატება 10-20%-ს, გრაფიკულ მეთოდთან ერთად, ძალიან ხშირ შემთხვევაში შესაძლებელია გამოყენება. წრფივი განტოლება, როგორიცაა:

n=n o +FC,

n-ხსნარის რეფრაქციული ინდექსი,

არაარის სუფთა გამხსნელის რეფრაქციული ინდექსი,

C- გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაცია,%

ფ-ემპირიული კოეფიციენტი, რომლის მნიშვნელობაც არის ნაპოვნი

ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების გარდატეხის მაჩვენებლების განსაზღვრით.

რეფრაქტომეტრები.

რეფრაქტომეტრები არის მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენება რეფრაქციული ინდექსის გასაზომად. ამ ინსტრუმენტების 2 ტიპი არსებობს: Abbe ტიპის რეფრაქტომეტრი და Pulfrich ტიპის. როგორც ამ, ისე სხვებში, გაზომვები ეფუძნება გარდატეხის შემზღუდველი კუთხის სიდიდის განსაზღვრას. პრაქტიკაში გამოიყენება სხვადასხვა სისტემის რეფრაქტომეტრები: ლაბორატორია-RL, უნივერსალური RLU და ა.შ.

გამოხდილი წყლის რეფრაქციული ინდექსი n 0 \u003d 1.33299, პრაქტიკაში, ეს მაჩვენებელი იღებს მითითებას, როგორც n 0 =1,333.

რეფრაქტომეტრებზე მუშაობის პრინციპი ეფუძნება რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრას შემზღუდველი კუთხის მეთოდით (შუქის მთლიანი არეკვლის კუთხე).

ხელის რეფრაქტომეტრი

რეფრაქტომეტრი Abbe