Kapag nilulutas ang mga problema sa optika, madalas mong kailangang malaman ang refractive index ng salamin, tubig, o ibang sangkap. Bukod dito, sa iba't ibang mga sitwasyon, ang parehong ganap at kamag-anak na mga halaga ng dami na ito ay maaaring gamitin.

Dalawang uri ng refractive index

Una, pag-usapan natin kung ano ang ipinapakita ng numerong ito: kung paano nagbabago ang direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag sa isa o isa pang transparent na daluyan. Bukod dito, ang isang electromagnetic wave ay maaaring magmula sa isang vacuum, at pagkatapos ay ang refractive index ng salamin o iba pang sangkap ay tatawaging ganap. Sa karamihan ng mga kaso, ang halaga nito ay nasa hanay mula 1 hanggang 2. Sa napakabihirang mga kaso lamang ang refractive index ay mas malaki kaysa sa dalawa.

Kung sa harap ng bagay ay may isang daluyan na mas siksik kaysa sa vacuum, pagkatapos ay nagsasalita sila ng isang kamag-anak na halaga. At ito ay kinakalkula bilang ratio ng dalawang ganap na halaga. Halimbawa, ang relative refractive index ng water-glass ay magiging katumbas ng quotient ng absolute values ​​​​para sa baso at tubig.

Sa anumang kaso, ito ay tinutukoy ng Latin na titik na "en" - n. Ang halaga na ito ay nakuha sa pamamagitan ng paghahati ng parehong mga halaga sa bawat isa, samakatuwid ito ay isang koepisyent lamang na walang pangalan.

Anong formula ang maaari mong gamitin upang kalkulahin ang refractive index?

Kung kukunin natin ang anggulo ng saklaw bilang "alpha" at ang anggulo ng repraksyon bilang "beta", kung gayon ang formula para sa ganap na halaga ng refractive index ay ganito ang hitsura: n = sin α/sin β. Sa panitikan sa wikang Ingles madalas kang makakahanap ng ibang pagtatalaga. Kapag ang anggulo ng saklaw ay i, at ang anggulo ng repraksyon ay r.

May isa pang formula kung paano kalkulahin ang refractive index ng liwanag sa salamin at iba pang transparent na media. Ito ay nauugnay sa bilis ng liwanag sa isang vacuum at pareho, ngunit sa sangkap na isinasaalang-alang.

Pagkatapos ay ganito ang hitsura: n = c/νλ. Narito ang c ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, ang ν ay ang bilis nito sa isang transparent na daluyan, at ang λ ay ang wavelength.

Ano ang nakasalalay sa refractive index?

Ito ay tinutukoy ng bilis kung saan ang liwanag ay nagpapalaganap sa medium na isinasaalang-alang. Ang hangin sa bagay na ito ay napakalapit sa isang vacuum, kaya ang mga magaan na alon ay nagpapalaganap dito nang halos hindi lumilihis mula sa kanilang orihinal na direksyon. Samakatuwid, kung ang refractive index ng salamin-hangin o anumang iba pang sangkap na nasa hangganan ng hangin ay tinutukoy, kung gayon ang huli ay kumbensyonal na kinuha bilang isang vacuum.

Ang bawat iba pang kapaligiran ay may sariling katangian. Mayroon silang iba't ibang mga densidad, mayroon silang sariling temperatura, pati na rin ang nababanat na mga stress. Ang lahat ng ito ay nakakaapekto sa resulta ng light refraction ng substance.

Ang mga katangian ng liwanag ay may mahalagang papel sa pagbabago ng direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ang puting liwanag ay binubuo ng maraming kulay, mula pula hanggang violet. Ang bawat bahagi ng spectrum ay na-refracted sa sarili nitong paraan. Bukod dito, ang halaga ng indicator para sa wave ng pulang bahagi ng spectrum ay palaging magiging mas mababa kaysa sa iba. Halimbawa, ang refractive index ng TF-1 glass ay nag-iiba mula 1.6421 hanggang 1.67298, ayon sa pagkakabanggit, mula sa pula hanggang sa violet na bahagi ng spectrum.

Mga halimbawa ng mga halaga para sa iba't ibang mga sangkap

Narito ang mga halaga ng mga ganap na halaga, iyon ay, ang refractive index kapag ang isang sinag ay dumaan mula sa isang vacuum (na katumbas ng hangin) sa pamamagitan ng isa pang sangkap.

Kakailanganin ang mga figure na ito kung kinakailangan upang matukoy ang refractive index ng salamin na may kaugnayan sa ibang media.

Anong iba pang dami ang ginagamit sa paglutas ng mga problema?

Kabuuang pagmuni-muni. Ito ay sinusunod kapag ang liwanag ay pumasa mula sa isang mas siksik na daluyan patungo sa isang hindi gaanong siksik. Dito, sa isang tiyak na anggulo ng saklaw, ang repraksyon ay nangyayari sa isang tamang anggulo. Iyon ay, ang sinag ay dumudulas sa hangganan ng dalawang media.

Ang paglilimita ng anggulo ng kabuuang pagmuni-muni ay ang pinakamababang halaga nito kung saan ang liwanag ay hindi tumatakas sa isang hindi gaanong siksik na daluyan. Ang mas kaunti nito ay nangangahulugan ng repraksyon, at higit pa ay nangangahulugan ng pagmuni-muni sa parehong daluyan kung saan lumipat ang liwanag.

Gawain Blg. 1

Kundisyon. Ang refractive index ng salamin ay may halaga na 1.52. Kinakailangan upang matukoy ang limitasyon ng anggulo kung saan ang liwanag ay ganap na makikita mula sa interface ng mga ibabaw: salamin na may hangin, tubig na may hangin, baso na may tubig.

Kakailanganin mong gamitin ang data ng refractive index para sa tubig na ibinigay sa talahanayan. Ito ay kinuha katumbas ng pagkakaisa para sa hangin.

Ang solusyon sa lahat ng tatlong kaso ay bumaba sa mga kalkulasyon gamit ang formula:

sin α 0 /sin β = n 1 /n 2, kung saan ang n 2 ay tumutukoy sa daluyan kung saan ang liwanag ay nagpapalaganap, at n 1 kung saan ito tumagos.

Ang letrang α 0 ay tumutukoy sa limitasyon ng anggulo. Ang halaga ng anggulo β ay 90 degrees. Ibig sabihin, magiging isa ang sine nito.

Para sa unang kaso: sin α 0 = 1 /n glass, pagkatapos ay ang paglilimita ng anggulo ay lumalabas na katumbas ng arcsine ng 1 /n glass. 1/1.52 = 0.6579. Ang anggulo ay 41.14º.

Sa pangalawang kaso, kapag tinutukoy ang arcsine, kailangan mong palitan ang halaga ng refractive index ng tubig. Ang fraction na 1 /n ng tubig ay kukuha ng value na 1/1.33 = 0.7519. Ito ang arcsine ng anggulo na 48.75º.

Ang ikatlong kaso ay inilalarawan ng ratio ng n tubig at n baso. Ang arcsine ay kailangang kalkulahin para sa fraction: 1.33/1.52, iyon ay, ang bilang na 0.875. Nahanap namin ang halaga ng naglilimitang anggulo sa pamamagitan ng arcsine nito: 61.05º.

Sagot: 41.14º, 48.75º, 61.05º.

Problema Blg. 2

Kundisyon. Ang isang glass prism ay inilubog sa isang sisidlan na may tubig. Ang refractive index nito ay 1.5. Ang isang prisma ay batay sa isang tamang tatsulok. Ang mas malaking binti ay matatagpuan patayo sa ibaba, at ang pangalawa ay parallel dito. Ang isang sinag ng liwanag ay karaniwang bumabagsak sa itaas na mukha ng prisma. Ano dapat ang pinakamaliit na anggulo sa pagitan ng pahalang na binti at hypotenuse para maabot ng liwanag ang binti na matatagpuan patayo sa ilalim ng sisidlan at lumabas sa prisma?

Upang ang ray ay lumabas sa prisma sa paraang inilarawan, kailangan itong mahulog sa isang maximum na anggulo papunta sa panloob na mukha (ang isa na hypotenuse ng tatsulok sa cross section ng prism). Ang paglilimita ng anggulo na ito ay lumalabas na katumbas ng nais na anggulo ng tamang tatsulok. Mula sa batas ng light refraction, lumalabas na ang sine ng naglilimita na anggulo na hinati sa sine ng 90 degrees ay katumbas ng ratio ng dalawang refractive index: tubig sa salamin.

Ang mga kalkulasyon ay humahantong sa sumusunod na halaga para sa paglilimita ng anggulo: 62º30'.

PARA SA LECTURE Blg. 24

"Mga INSTRUMENTAL NA PARAAN NG PAGSUSURI"

REFRACTOMETRY.

Panitikan:

1. V.D. Ponomarev "Analytical Chemistry" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko “Analytical Chemistry” 2004 pp. 181-184

REFRACTOMETRY.

Ang refractometry ay isa sa pinakasimpleng pisikal na pamamaraan ng pagsusuri gamit ang pinakamababang halaga ng analyte at isinasagawa sa napakaikling panahon.

Refractometry- isang paraan batay sa phenomenon ng repraksyon o repraksyon i.e. pagbabago ng direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag kapag dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa.

Ang repraksyon, pati na rin ang pagsipsip ng liwanag, ay bunga ng pakikipag-ugnayan nito sa daluyan. Ang ibig sabihin ng salitang refractometry pagsukat repraksyon ng liwanag, na tinatantya ng halaga ng refractive index.

Halaga ng refractive index n depende

1) sa komposisyon ng mga sangkap at sistema,

2) mula sa katotohanan sa anong konsentrasyon at kung anong mga molekula ang nakatagpo ng sinag ng liwanag sa landas nito, dahil Sa ilalim ng impluwensya ng liwanag, ang mga molekula ng iba't ibang mga sangkap ay naiiba ang polarized. Ito ay sa pag-asa na ang refractometric na pamamaraan ay batay.

Ang pamamaraang ito ay may isang bilang ng mga pakinabang, bilang isang resulta kung saan natagpuan ang malawak na aplikasyon kapwa sa pananaliksik sa kemikal at sa kontrol ng mga teknolohikal na proseso.

1) Ang pagsukat ng mga refractive index ay isang napakasimpleng proseso na isinasagawa nang tumpak at may kaunting oras at dami ng sangkap.

2) Karaniwan, ang mga refractometer ay nagbibigay ng katumpakan ng hanggang 10% sa pagtukoy ng refractive index ng liwanag at ang nilalaman ng analyte

Ang pamamaraan ng refractometry ay ginagamit upang kontrolin ang pagiging tunay at kadalisayan, upang makilala ang mga indibidwal na sangkap, at upang matukoy ang istraktura ng mga organiko at hindi organikong compound kapag nag-aaral ng mga solusyon. Ginagamit ang refractometry upang matukoy ang komposisyon ng mga solusyon na may dalawang bahagi at para sa mga ternary system.

Pisikal na batayan ng pamamaraan

REFRACTIVE INDEX.

Kung mas malaki ang pagkakaiba sa bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa dalawa, mas malaki ang paglihis ng isang sinag mula sa orihinal nitong direksyon kapag ito ay dumaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa.

mga kapaligirang ito.

Isaalang-alang natin ang repraksyon ng isang light beam sa hangganan ng alinmang dalawang transparent na media I at II (Tingnan ang Fig.). Sumang-ayon tayo na ang medium II ay may mas malaking repraktibo na kapangyarihan at, samakatuwid, n 1 At n 2- nagpapakita ng repraksyon ng kaukulang media. Kung ang daluyan ko ay hindi vacuum o hangin, kung gayon ang ratio ng anggulo ng kasalanan ng saklaw ng sinag ng liwanag sa anggulo ng kasalanan ng repraksyon ay magbibigay ng halaga ng kamag-anak na refractive index n rel. Halaga n rel. ay maaari ding tukuyin bilang ratio ng mga refractive index ng media na isinasaalang-alang.

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

Ang halaga ng refractive index ay nakasalalay sa

1) kalikasan ng mga sangkap

Ang likas na katangian ng isang sangkap sa kasong ito ay tinutukoy ng antas ng deformability ng mga molekula nito sa ilalim ng impluwensya ng liwanag - ang antas ng polarizability. Kung mas matindi ang polarizability, mas malakas ang repraksyon ng liwanag.

2)wavelength ng liwanag ng insidente

Ang pagsukat ng refractive index ay isinasagawa sa isang light wavelength na 589.3 nm (linya D ng sodium spectrum).

Ang pag-asa ng refractive index sa wavelength ng liwanag ay tinatawag na dispersion. Ang mas maikli ang wavelength, mas malaki ang repraksyon. Samakatuwid, ang mga sinag ng iba't ibang mga wavelength ay iba-iba ang refracted.

3)temperatura , kung saan isinasagawa ang pagsukat. Ang isang paunang kinakailangan para sa pagtukoy ng refractive index ay ang pagsunod sa rehimen ng temperatura. Karaniwan ang pagpapasiya ay ginagawa sa 20±0.3 0 C.

Habang tumataas ang temperatura, bumababa ang refractive index; habang bumababa ang temperatura, tumataas ito..

Ang pagwawasto para sa mga epekto ng temperatura ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:

n t =n 20 + (20-t) 0.0002, kung saan

n t – Bye refractive index sa isang naibigay na temperatura,

n 20 - refractive index sa 20 0 C

Ang impluwensya ng temperatura sa mga halaga ng mga refractive na indeks ng mga gas at likido ay nauugnay sa mga halaga ng kanilang volumetric expansion coefficients. Ang dami ng lahat ng mga gas at likido ay tumataas kapag pinainit, bumababa ang density at, dahil dito, bumababa ang indicator.

Ang refractive index na sinusukat sa 20 0 C at isang light wavelength na 589.3 nm ay itinalaga ng index n D 20

Ang pag-asa ng refractive index ng isang homogenous na dalawang bahagi na sistema sa estado nito ay itinatag sa pamamagitan ng eksperimento sa pamamagitan ng pagtukoy ng refractive index para sa isang bilang ng mga karaniwang sistema (halimbawa, mga solusyon), ang nilalaman ng mga bahagi kung saan kilala.

4) konsentrasyon ng sangkap sa solusyon.

Para sa maraming may tubig na solusyon ng mga sangkap, ang mga refractive index sa iba't ibang konsentrasyon at temperatura ay maaasahang sinusukat, at sa mga kasong ito ay maaaring gamitin ang mga reference na libro mga talahanayan ng refractometric. Ipinapakita ng pagsasanay na kapag ang nilalaman ng natunaw na sangkap ay hindi lalampas sa 10-20%, kasama ang graphical na pamamaraan, sa maraming mga kaso posible na gamitin linear equation tulad ng:

n=n o +FC,

n- refractive index ng solusyon,

hindi- refractive index ng isang purong solvent,

C- konsentrasyon ng solute,%

F-empirical coefficient, ang halaga ng kung saan ay natagpuan

sa pamamagitan ng pagtukoy ng refractive index ng mga solusyon ng kilalang konsentrasyon.

MGA REFRACTOMETER.

Ang mga refractometer ay mga instrumento na ginagamit upang sukatin ang refractive index. Mayroong 2 uri ng mga device na ito: Abbe type at Pulfrich type refractometer. Sa parehong mga kaso, ang mga sukat ay batay sa pagtukoy sa maximum na anggulo ng repraksyon. Sa pagsasagawa, ginagamit ang mga refractometer ng iba't ibang mga sistema: laboratory-RL, universal RL, atbp.

Ang refractive index ng distilled water ay n 0 = 1.33299, ngunit halos ang tagapagpahiwatig na ito ay kinuha bilang sanggunian bilang n 0 =1,333.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mga refractometer ay batay sa pagtukoy ng refractive index sa pamamagitan ng paraan ng paglilimita ng anggulo (ang anggulo ng kabuuang pagmuni-muni ng liwanag).

Handheld refractometer

Abbe refractometer

Ticket 75.

Batas ng Light Reflection: ang insidente at sinasalamin na mga sinag, pati na rin ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media, na muling itinayo sa punto ng saklaw ng sinag, ay nasa parehong eroplano (plane of incidence). Ang anggulo ng pagmuni-muni γ ay katumbas ng anggulo ng saklaw α.

Batas ng repraksyon ng liwanag: ang insidente at refracted ray, pati na rin ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media, na muling itinayo sa punto ng saklaw ng ray, ay nasa parehong eroplano. Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw α sa sine ng anggulo ng repraksyon β ay isang pare-parehong halaga para sa dalawang ibinigay na media:

Ang mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ay ipinaliwanag sa pisika ng alon. Ayon sa mga konsepto ng alon, ang repraksyon ay bunga ng mga pagbabago sa bilis ng pagpapalaganap ng mga alon kapag dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa. Pisikal na kahulugan ng refractive index ay ang ratio ng bilis ng pagpapalaganap ng mga alon sa unang daluyan υ 1 sa bilis ng kanilang pagpapalaganap sa pangalawang daluyan υ 2:

Ang Figure 3.1.1 ay naglalarawan ng mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag.

Ang medium na may mas mababang absolute refractive index ay tinatawag na optically less dense.

Kapag ang liwanag ay dumaan mula sa isang optically denser medium patungo sa isang optically less dense medium n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать kabuuang reflection phenomenon, iyon ay, ang pagkawala ng refracted ray. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod sa mga anggulo ng saklaw na lumalampas sa isang tiyak na kritikal na anggulo α pr, na tinatawag na nililimitahan ang anggulo ng kabuuang panloob na pagmuni-muni(tingnan ang Fig. 3.1.2).

Para sa anggulo ng saklaw α = α pr sin β = 1; halaga sin α pr = n 2 / n 1< 1.

Kung ang pangalawang daluyan ay hangin (n 2 ≈ 1), kung gayon ito ay maginhawa upang muling isulat ang formula sa form

Ang kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ay ginagamit sa maraming mga optical device. Ang pinaka-kawili-wili at praktikal na mahalagang aplikasyon ay ang paglikha ng mga optical fibers, na manipis (mula sa ilang micrometers hanggang millimeters) na arbitraryong mga hubog na mga thread na gawa sa optically transparent na materyal (salamin, kuwarts). Ang liwanag na insidente sa dulo ng light guide ay maaaring maglakbay kasama nito sa malalayong distansya dahil sa kabuuang panloob na pagmuni-muni mula sa mga gilid na ibabaw (Larawan 3.1.3). Ang pang-agham at teknikal na direksyon na kasangkot sa pagbuo at aplikasyon ng mga optical light guide ay tinatawag na fiber optics.

Pagpapakalat ng liwanag (decomposition ng liwanag)- ito ay isang kababalaghan na sanhi ng pag-asa ng absolute refractive index ng isang substance sa frequency (o wavelength) ng liwanag (frequency dispersion), o, sa parehong bagay, ang dependence ng phase speed ng liwanag sa isang substance sa wavelength (o frequency). Natuklasan ito ng eksperimento ni Newton noong 1672, bagaman sa teoryang ito ay lubos na ipinaliwanag nang maglaon.

Spatial na pagpapakalat ay tinatawag na dependence ng dielectric constant tensor ng medium sa wave vector. Ang pag-asa na ito ay nagdudulot ng ilang phenomena na tinatawag na spatial polarization effect.

Isa sa mga pinakamalinaw na halimbawa ng pagpapakalat - puting liwanag na agnas kapag dumadaan sa isang prisma (eksperimento ni Newton). Ang kakanyahan ng dispersion phenomenon ay ang pagkakaiba sa bilis ng pagpapalaganap ng light rays ng iba't ibang wavelength sa isang transparent substance - isang optical medium (habang sa vacuum ang bilis ng liwanag ay palaging pareho, anuman ang wavelength at samakatuwid ay kulay). Kadalasan, mas mataas ang dalas ng isang light wave, mas mataas ang refractive index ng medium para dito at mas mababa ang bilis ng wave sa medium:

Mga eksperimento ni Newton Eksperimento sa pagkabulok ng puting liwanag sa isang spectrum: Itinuro ni Newton ang isang sinag ng sikat ng araw sa isang maliit na butas papunta sa isang glass prism. Kapag natamaan ang prisma, ang sinag ay na-refracted at sa kabaligtaran ng dingding ay nagbigay ng isang pinahabang imahe na may isang bahaghari na kahalili ng mga kulay - isang spectrum. Eksperimento sa pagpasa ng monochromatic na liwanag sa pamamagitan ng isang prisma: Inilagay ni Newton ang pulang salamin sa landas ng sinag ng araw, sa likod kung saan nakatanggap siya ng monochromatic light (pula), pagkatapos ay isang prisma at naobserbahan sa screen lamang ang pulang lugar mula sa sinag ng liwanag. Karanasan sa synthesis (produksyon) ng puting liwanag: Una, itinuro ni Newton ang isang sinag ng sikat ng araw sa isang prisma. Pagkatapos, nang makolekta ang mga kulay na sinag na umuusbong mula sa prisma gamit ang isang collecting lens, nakatanggap si Newton ng isang puting imahe ng isang butas sa isang puting dingding sa halip na isang kulay na guhit. Mga konklusyon ni Newton:- ang isang prisma ay hindi nagbabago ng liwanag, ngunit nabubulok lamang ito sa mga bahagi nito - ang mga light ray na naiiba sa kulay ay naiiba sa antas ng repraksyon; Ang mga sinag ng violet ay pinakamalakas na nagre-refract, ang mga pula ay hindi gaanong malakas - pulang ilaw, na mas mababa ang pag-refract, ang may pinakamataas na bilis, at ang violet ay may pinakamaliit, kaya naman ang prism ay nabubulok ang liwanag. Ang pag-asa ng refractive index ng liwanag sa kulay nito ay tinatawag na dispersion.

Mga konklusyon:- ang isang prism ay nabubulok ng liwanag - ang puting liwanag ay kumplikado (composite) - ang mga violet ray ay mas malakas na na-refracte kaysa sa pula. Ang kulay ng isang light beam ay tinutukoy ng dalas ng vibration nito. Kapag lumilipat mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, nagbabago ang bilis ng liwanag at haba ng daluyong, ngunit ang dalas na tumutukoy sa kulay ay nananatiling pare-pareho. Ang mga hangganan ng mga hanay ng puting liwanag at mga bahagi nito ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang mga wavelength sa vacuum. Ang puting liwanag ay isang koleksyon ng mga alon na may haba mula 380 hanggang 760 nm.

Ticket 77.

Pagsipsip ng liwanag. Batas ni Bouguer

Ang pagsipsip ng liwanag sa isang sangkap ay nauugnay sa conversion ng enerhiya ng electromagnetic field ng wave sa thermal energy ng substance (o sa enerhiya ng pangalawang photoluminescent radiation). Ang batas ng light absorption (Bouguer's law) ay may anyo:

I=I 0 exp(- x),(1)

saan ako 0 , ako-light intensity sa input (x=0) at umaalis sa layer ng katamtamang kapal X, - absorption coefficient, depende ito sa .

Para sa dielectrics  =10 -1  10 -5 m -1 , para sa mga metal =10 5  10 7 m -1 , Samakatuwid, ang mga metal ay malabo sa liwanag.

Dependency  ( ) ipinapaliwanag ang kulay ng mga katawan na sumisipsip. Halimbawa, ang salamin na hindi mahusay na sumisipsip ng pulang ilaw ay lilitaw na pula kapag naiilawan ng puting liwanag.

Pagkalat ng liwanag. Batas ni Rayleigh

Ang diffraction ng liwanag ay maaaring mangyari sa isang optically inhomogeneous medium, halimbawa sa isang maputik na kapaligiran (usok, fog, maalikabok na hangin, atbp.). Sa pamamagitan ng diffracting sa inhomogeneities ng medium, ang mga light wave ay lumikha ng isang pattern ng diffraction na nailalarawan sa pamamagitan ng isang medyo pare-parehong pamamahagi ng intensity sa lahat ng direksyon.

Ang diffraction na ito ng maliliit na inhomogeneities ay tinatawag pagkalat ng liwanag.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod kapag ang isang makitid na sinag ng sikat ng araw ay dumaan sa maalikabok na hangin, nakakalat sa mga particle ng alikabok at nagiging nakikita.

Kung ang mga sukat ng inhomogeneities ay maliit kumpara sa wavelength (hindi hihigit sa 0,1  ), pagkatapos ay ang intensity ng nakakalat na liwanag ay lumalabas na inversely proportional sa ika-apat na kapangyarihan ng wavelength, i.e.

ako diss ~ 1/  4 , (2)

ang pag-asa na ito ay tinatawag na batas ni Rayleigh.

Ang light scattering ay naobserbahan din sa malinis na media na hindi naglalaman ng mga dayuhang particle. Halimbawa, maaari itong mangyari sa mga pagbabagu-bago (random deviations) ng density, anisotropy o konsentrasyon. Ang ganitong uri ng scattering ay tinatawag na molecular scattering. Ipinapaliwanag nito, halimbawa, ang asul na kulay ng langit. Sa katunayan, ayon sa (2), ang asul at asul na sinag ay nakakalat nang mas malakas kaysa sa pula at dilaw, dahil magkaroon ng mas maikling wavelength, na nagiging sanhi ng asul na kulay ng kalangitan.

Ticket 78.

Polarisasyon ng liwanag- isang hanay ng mga wave optics phenomena kung saan ang transverse na katangian ng electromagnetic light waves ay ipinakita. Pahalang na alon- ang mga particle ng daluyan ay nag-oocillate sa mga direksyon na patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon ( Fig.1).

Fig.1 Pahalang na alon

Electromagnetic light wave polarized ang eroplano(linear polarization), kung ang mga direksyon ng oscillation ng mga vectors E at B ay mahigpit na naayos at nasa ilang mga eroplano ( Fig.1). Ang isang plane polarized light wave ay tinatawag polarized ang eroplano(linearly polarized) na ilaw. Hindi polarized(natural) wave - isang electromagnetic light wave kung saan ang mga direksyon ng oscillation ng mga vectors E at B sa wave na ito ay maaaring nasa anumang mga eroplano na patayo sa velocity vector v. Unpolarized na liwanag- mga magagaan na alon kung saan ang mga direksyon ng mga oscillations ng mga vectors E at B ay nagbabago nang magulo upang ang lahat ng mga direksyon ng mga oscillations sa mga eroplano na patayo sa ray ng pagpapalaganap ng alon ay pantay na posibilidad ( Fig.2).

Fig.2 Unpolarized na liwanag

Mga polarized na alon- kung saan ang mga direksyon ng mga vectors E at B ay nananatiling hindi nagbabago sa espasyo o nagbabago ayon sa isang tiyak na batas. Radiation kung saan nagbabago ang direksyon ng vector E - hindi polarized. Ang isang halimbawa ng naturang radiation ay thermal radiation (chaotically distributed atoms at electron). Plano ng polariseysyon- ito ay isang eroplanong patayo sa direksyon ng mga oscillations ng vector E. Ang pangunahing mekanismo para sa paglitaw ng polarized radiation ay ang scattering ng radiation sa pamamagitan ng mga electron, atoms, molecules, at dust particle.

1.2. Mga uri ng polariseysyon May tatlong uri ng polariseysyon. Bigyan natin sila ng mga kahulugan. 1. Linear Nangyayari kung ang electric vector E ay nagpapanatili ng posisyon nito sa kalawakan. Ito ay tila upang i-highlight ang eroplano kung saan ang vector E oscillates. 2. Pabilog Ito ay polarization na nangyayari kapag ang electric vector E ay umiikot sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon na may angular na bilis na katumbas ng angular frequency ng wave, habang pinapanatili ang ganap na halaga nito. Ang polariseysyon na ito ay nagpapakilala sa direksyon ng pag-ikot ng vector E sa isang eroplanong patayo sa linya ng paningin. Ang isang halimbawa ay cyclotron radiation (isang sistema ng mga electron na umiikot sa isang magnetic field). 3. Elliptical Ito ay nangyayari kapag ang magnitude ng electric vector E ay nagbabago upang ito ay naglalarawan ng isang ellipse (pag-ikot ng vector E). Ang elliptical at circular polarization ay maaaring right-handed (ang vector E ay umiikot sa clockwise kapag tumitingin patungo sa propagating wave) at left-handed (ang vector E ay umiikot counter-clockwise kapag tumitingin patungo sa propagating wave).

Sa katotohanan, ito ay madalas na nangyayari bahagyang polariseysyon (bahagyang polarized electromagnetic waves). Sa dami, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na dami na tinatawag antas ng polariseysyon R, na tinukoy bilang: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) saan Imax,Immin- ang pinakamataas at pinakamababang density ng electromagnetic energy flux sa pamamagitan ng analyzer (Polaroid, Nicolas prism...). Sa pagsasagawa, ang polarisasyon ng radiation ay madalas na inilalarawan ng mga parameter ng Stokes (tinutukoy nila ang mga flux ng radiation na may ibinigay na direksyon ng polariseysyon).

Ticket 79.

Kung ang natural na ilaw ay bumagsak sa interface sa pagitan ng dalawang dielectrics (halimbawa, hangin at salamin), kung gayon ang bahagi nito ay makikita, at ang bahagi nito ay na-refracted at kumakalat sa pangalawang daluyan. Sa pamamagitan ng pag-install ng isang analyzer (halimbawa, tourmaline) sa landas ng sinasalamin at refracted rays, tinitiyak namin na ang reflected at refracted rays ay bahagyang polarized: kapag ang analyzer ay pinaikot sa paligid ng ray, ang light intensity ay pana-panahong tumataas at humihina ( ang kumpletong pagsusubo ay hindi sinusunod!). Ang mga karagdagang pag-aaral ay nagpakita na sa reflected beam, nangingibabaw ang mga vibrations na patayo sa plane of incidence (ipinapahiwatig sila ng mga tuldok sa Fig. 275), habang sa refracted beam, nangingibabaw ang vibrations parallel sa plane of incidence (inilalarawan ng mga arrow).

Ang antas ng polariseysyon (ang antas kung saan ang mga light wave ay pinaghihiwalay sa isang tiyak na oryentasyon ng electric (at magnetic) vector) ay nakasalalay sa anggulo ng saklaw ng mga sinag at ang refractive index. Scottish physicist D. Brewster(1781-1868) na naka-install batas, ayon sa kung saan sa anggulo ng saklaw i B (Brewster angle), tinutukoy ng kaugnayan

(n 21 - refractive index ng pangalawang daluyan na may kaugnayan sa una), ang reflected beam ay plane polarized(naglalaman lamang ng mga vibrations na patayo sa plane of incidence) (Larawan 276). Ang refracted ray sa anggulo ng saklawi B polarized sa maximum, ngunit hindi ganap.

Kung ang ilaw ay tumama sa isang interface sa anggulo ng Brewster, kung gayon ang mga sinasalamin at na-refracted na mga sinag kapwa patayo(tg i B = kasalanan i B/cos i B, n 21 = kasalanan i B / kasalanan i 2 (i 2 - anggulo ng repraksyon), kung saan cos i B= kasalanan i 2). Kaya naman, i B + i 2 =  /2, ngunit i’ B= i B (batas ng pagmuni-muni), samakatuwid i’ B+ i 2 =  /2.

Ang antas ng polarization ng sinasalamin at refracted na liwanag sa iba't ibang mga anggulo ng saklaw ay maaaring kalkulahin mula sa mga equation ni Maxwell, kung isasaalang-alang natin ang mga kondisyon ng hangganan para sa electromagnetic field sa interface sa pagitan ng dalawang isotropic dielectrics (ang tinatawag na Mga formula ng Fresnel).

Ang antas ng polarization ng refracted na ilaw ay maaaring tumaas nang malaki (sa pamamagitan ng maramihang repraksyon, sa kondisyon na ang liwanag ay nangyayari sa bawat oras sa interface sa anggulo ng Brewster). Kung, halimbawa, para sa salamin ( n= 1.53) ang antas ng polariseysyon ng refracted beam ay 15%, pagkatapos pagkatapos ng repraksyon sa 8-10 glass plate na nakapatong sa isa't isa, ang liwanag na lumalabas mula sa naturang sistema ay halos ganap na polarized. Ang ganitong koleksyon ng mga plato ay tinatawag paa. Ang paa ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang polarized na ilaw kapwa sa panahon ng pagmuni-muni nito at sa panahon ng repraksyon nito.

Ticket 79 (para sa Spur)

Tulad ng ipinapakita ng karanasan, sa panahon ng repraksyon at pagmuni-muni ng liwanag, ang refracted at reflected na ilaw ay lumalabas na polarized, at ang reflection. Ang ilaw ay maaaring ganap na polarized sa isang tiyak na anggulo ng saklaw, ngunit nagkataon. Ang ilaw ay palaging bahagyang polarized. Batay sa mga formula ni Frinell, maipapakita ang pagmuni-muni na iyon. Ang liwanag ay polarized sa isang eroplanong patayo sa eroplano ng saklaw at na-refracted. ang ilaw ay polarized sa isang eroplanong parallel sa plane of incidence.

Ang anggulo ng saklaw kung saan ang pagmuni-muni ang liwanag ay ganap na polarized ay tinatawag na Brewster angle. Ang Brewster angle ay tinutukoy mula sa batas ng Brewster: - Brewster's law. Sa kasong ito, ang anggulo sa pagitan ng mga reflection. at repraksyon. magiging pantay ang mga sinag. Para sa isang air-glass system, ang anggulo ng Brewster ay pantay. Upang makakuha ng magandang polarization, i.e. , kapag nagre-refract ng liwanag, maraming nakakain na ibabaw ang ginagamit, na tinatawag na Stoletov's Stop.

Ticket 80.

Ipinapakita ng karanasan na kapag ang liwanag ay nakikipag-ugnayan sa bagay, ang pangunahing epekto (pisyolohikal, photochemical, photoelectric, atbp.) ay sanhi ng mga oscillations ng vector, na kung minsan ay tinatawag na light vector. Samakatuwid, upang ilarawan ang mga pattern ng light polarization, ang pag-uugali ng vector ay sinusubaybayan.

Ang eroplano na nabuo ng mga vector at tinatawag na eroplano ng polariseysyon.

Kung ang mga oscillations ng vector ay nangyayari sa isang nakapirming eroplano, kung gayon ang nasabing liwanag (ray) ay tinatawag na linearly polarized. Ito ay karaniwang itinalaga bilang mga sumusunod. Kung ang sinag ay polarized sa isang patayo na eroplano (sa eroplano xoz, tingnan ang fig. 2 sa pangalawang panayam), pagkatapos ito ay itinalaga.

Ang natural na liwanag (mula sa mga ordinaryong pinagmumulan, ang araw) ay binubuo ng mga alon na may iba't ibang, chaotically distributed planes ng polariseysyon (tingnan ang Fig. 3).

Ang natural na liwanag ay minsan ay karaniwang itinalaga bilang ganoon. Tinatawag din itong non-polarized.

Kung, habang ang alon ay nagpapalaganap, ang vector ay umiikot at ang dulo ng vector ay naglalarawan ng isang bilog, kung gayon ang naturang liwanag ay tinatawag na pabilog na polarized, at ang polariseysyon ay tinatawag na pabilog o pabilog (kanan o kaliwa). Mayroon ding elliptical polarization.

Mayroong mga optical device (mga pelikula, mga plato, atbp.) - mga polarizer, na kumukuha ng linearly polarized na liwanag o bahagyang polarized na liwanag mula sa natural na liwanag.

Ang mga polarizer na ginagamit upang pag-aralan ang polarisasyon ng liwanag ay tinatawag mga analyzer.

Ang polarizer (o analyzer) plane ay ang plane ng polarization ng liwanag na ipinadala ng polarizer (o analyzer).

Hayaang mahulog ang linearly polarized light na may amplitude sa isang polarizer (o analyzer) E 0 . Ang amplitude ng ipinadalang liwanag ay magiging katumbas ng E=E 0 cos j, at intensity I=I 0 dahil 2 j.

Ang formula na ito ay nagpapahayag Batas ni Malus:

Ang intensity ng linearly polarized light na dumadaan sa analyzer ay proporsyonal sa parisukat ng cosine ng anggulo j sa pagitan ng eroplano ng oscillation ng liwanag ng insidente at ng eroplano ng analyzer.

Ticket 80 (para sa spur)

Ang mga polarizer ay mga device na ginagawang posible upang makakuha ng polarized na ilaw. Ang mga analyzer ay mga device na maaaring gamitin upang pag-aralan kung ang liwanag ay polarized o hindi. Sa istruktura, ang isang polarizer at isang analyzer ay iisa at pareho. Zn Malus. Hayaang bumagsak ang intensity light sa polarizer, kung ang liwanag ay natural -th kung gayon ang lahat ng direksyon ng vector E ay pantay na posibilidad. Ang bawat vector ay maaaring mabulok sa dalawang magkabilang patayo na bahagi: ang isa ay parallel sa plane ng polarization ng polarizer, at ang isa ay patayo sa ito.

Malinaw, ang intensity ng liwanag na lumalabas mula sa polarizer ay magiging pantay. Tukuyin natin ang intensity ng liwanag na lumalabas mula sa polarizer sa pamamagitan ng (). Kung ang isang analyzer ay inilagay sa landas ng polarized light, ang pangunahing eroplano ay isang anggulo na may pangunahing eroplano ng polarizer, pagkatapos ay ang intensity ng liwanag na lumalabas mula sa analyzer ay tinutukoy ng batas.

Ticket 81.

Habang pinag-aaralan ang glow ng isang solusyon ng mga uranium salts sa ilalim ng impluwensya ng radium ray, ang Sobyet na pisisista na si P. A. Cherenkov ay nakakuha ng pansin sa katotohanan na ang tubig mismo ay kumikinang din, kung saan walang mga uranium salts. Ito ay lumabas na kapag ang mga sinag (tingnan ang Gamma radiation) ay dumaan sa mga purong likido, lahat sila ay nagsisimulang kumikinang. Si S. I. Vavilov, sa ilalim ng pamumuno ni P. A. Cherenkov, ay nag-hypothesize na ang glow ay nauugnay sa paggalaw ng mga electron na natumba sa mga atomo ng radium quanta. Sa katunayan, ang glow ay lubos na nakadepende sa direksyon ng magnetic field sa likido (iminungkahi nito na ito ay sanhi ng paggalaw ng mga electron).

Ngunit bakit ang mga electron na gumagalaw sa isang likido ay naglalabas ng liwanag? Ang tamang sagot sa tanong na ito ay ibinigay noong 1937 ng mga physicist ng Sobyet na sina I.E. Tamm at I.M. Frank.

Ang isang elektron, na gumagalaw sa isang sangkap, ay nakikipag-ugnayan sa mga atomo na nakapalibot dito. Sa ilalim ng impluwensya ng electric field nito, ang mga atomic electron at nuclei ay inilipat sa magkasalungat na direksyon - ang daluyan ay polarized. Polarized at pagkatapos ay bumalik sa kanilang orihinal na estado, ang mga atom ng medium na matatagpuan sa kahabaan ng electron trajectory ay naglalabas ng mga electromagnetic light wave. Kung ang bilis ng electron v ay mas mababa kaysa sa bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa daluyan (ang refractive index), kung gayon ang electromagnetic field ay aabutan ang electron, at ang sangkap ay magkakaroon ng oras upang mag-polarize sa espasyo sa unahan ng electron. Ang polariseysyon ng daluyan sa harap ng elektron at sa likod nito ay kabaligtaran sa direksyon, at ang radiation ng magkasalungat na polarized na mga atomo, "idinagdag", "pinapatay" ang bawat isa. Kapag ang mga atomo na hindi pa naaabot ng isang electron ay walang oras na mag-polarize, at ang radiation ay lumilitaw na nakadirekta sa isang makitid na conical layer na may tuktok na tumutugma sa gumagalaw na electron at isang anggulo sa tuktok c. Ang hitsura ng liwanag na "kono" at ang kondisyon ng radiation ay maaaring makuha mula sa pangkalahatang mga prinsipyo ng pagpapalaganap ng alon.

kanin. 1. Mekanismo ng wavefront formation

Hayaang gumalaw ang elektron sa axis OE (tingnan ang Fig. 1) ng isang napakakitid na walang laman na channel sa isang homogenous na transparent na substance na may refractive index (kailangan ang walang laman na channel upang ang mga banggaan ng electron na may mga atom ay hindi isinasaalang-alang sa teoretikal na pagsasaalang-alang). Anumang punto sa linya ng OE na sunud-sunod na inookupahan ng isang electron ang magiging sentro ng paglabas ng liwanag. Ang mga alon na nagmumula sa sunud-sunod na mga punto O, D, E ay nakakasagabal sa isa't isa at pinalalakas kung ang pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay zero (tingnan ang Interference). Ang kundisyong ito ay nasiyahan para sa isang direksyon na gumagawa ng isang anggulo ng 0 sa tilapon ng elektron. Ang anggulo 0 ay tinutukoy ng kaugnayan:.

Sa katunayan, isaalang-alang natin ang dalawang alon na ibinubuga sa isang direksyon sa isang anggulo ng 0 hanggang sa bilis ng elektron mula sa dalawang punto ng trajectory - point O at point D, na pinaghihiwalay ng isang distansya. Sa puntong B, nakahiga sa linyang BE, patayo sa OB, ang unang alon sa - pagkatapos ng oras Upang ituro F, nakahiga sa linyang BE, isang alon na ibinubuga mula sa punto ay darating sa sandali ng oras pagkatapos na ilabas ang alon mula sa punto O . Ang dalawang wave na ito ay magiging in phase, ibig sabihin, ang tuwid na linya ay magiging wave front kung ang mga oras na ito ay pantay:. Iyon ay nagbibigay ng kondisyon ng pagkakapantay-pantay ng mga panahon. Sa lahat ng direksyon kung saan, ang liwanag ay papatayin dahil sa interference ng mga alon na ibinubuga mula sa mga seksyon ng trajectory na pinaghihiwalay ng distansya D. Ang halaga ng D ay tinutukoy ng halatang equation, kung saan ang T ay ang panahon ng light oscillations. Ang equation na ito ay laging may solusyon kung.

Kung , kung gayon ang direksyon kung saan ang mga ibinubuga na alon, kapag nakakasagabal, ay pinalakas, ay hindi umiiral at hindi maaaring higit sa 1.

kanin. 2. Pamamahagi ng mga sound wave at ang pagbuo ng isang shock wave sa panahon ng paggalaw ng katawan

Ang radyasyon ay sinusunod lamang kung .

Sa eksperimento, ang mga electron ay lumilipad sa isang may hangganan na solidong anggulo, na may ilang kumakalat sa bilis, at bilang isang resulta, ang radiation ay nagpapalaganap sa isang conical layer malapit sa pangunahing direksyon na tinutukoy ng anggulo.

Sa aming pagsasaalang-alang, napabayaan namin ang paghina ng elektron. Ito ay lubos na katanggap-tanggap, dahil ang mga pagkalugi dahil sa Vavilov-Cerenkov radiation ay maliit at, sa unang pagtataya, maaari nating ipagpalagay na ang enerhiya na nawala ng elektron ay hindi nakakaapekto sa bilis nito at ito ay gumagalaw nang pantay. Ito ang pangunahing pagkakaiba at hindi pangkaraniwan ng radiation ng Vavilov-Cherenkov. Kadalasan, naglalabas ang mga singil habang nakakaranas ng makabuluhang acceleration.

Ang isang electron na lumalampas sa liwanag nito ay katulad ng isang eroplano na lumilipad sa bilis na mas mataas kaysa sa bilis ng tunog. Sa kasong ito, ang isang conical shock sound wave ay kumakalat din sa harap ng sasakyang panghimpapawid (tingnan ang Fig. 2).

Mga lugar ng aplikasyon ng refractometry.

Disenyo at prinsipyo ng pagpapatakbo ng IRF-22 refractometer.

Ang konsepto ng refractive index.

Plano

Refractometry. Mga katangian at kakanyahan ng pamamaraan.

Upang makilala ang mga sangkap at suriin ang kanilang kadalisayan, ginagamit nila

gumagawa ng repraksyon.

Refractive index ng isang substance- isang halaga na katumbas ng ratio ng mga bilis ng phase ng liwanag (electromagnetic waves) sa isang vacuum at sa isang nakikitang medium.

Ang refractive index ay nakasalalay sa mga katangian ng sangkap at ang haba ng daluyong

electromagnetic radiation. Ratio ng sine ng anggulo ng saklaw na nauugnay sa

ang normal na iginuhit sa eroplano ng repraksyon (α) ng sinag sa sine ng anggulo ng repraksyon

refraction (β) kapag ang isang ray ay dumaan mula sa medium A hanggang medium B ay tinatawag na relative refractive index para sa pares ng media na ito.

Ang value n ay ang relative refractive index ng medium B ayon sa

kaugnayan sa kapaligiran A, at

Relatibong refractive index ng medium A na may kinalaman sa

Ang refractive index ng isang sinag na insidente sa isang daluyan mula sa isang walang hangin

th space ay tinatawag na kanyang absolute refractive index o

simpleng refractive index ng isang naibigay na medium (Talahanayan 1).

Talahanayan 1 - Mga indeks ng repraktibo ng iba't ibang media

Ang mga likido ay may refractive index sa hanay na 1.2-1.9. Solid

mga sangkap 1.3-4.0. Ang ilang mga mineral ay walang eksaktong halaga

para sa repraksyon. Ang halaga nito ay nasa ilang "tinidor" at tinutukoy

dahil sa pagkakaroon ng mga impurities sa istraktura ng kristal, na tumutukoy sa kulay

kristal.

Ang pagkilala sa isang mineral sa pamamagitan ng "kulay" ay mahirap. Kaya, ang mineral corundum ay umiiral sa anyo ng ruby, sapphire, leucosapphire, na naiiba sa

refractive index at kulay. Ang mga pulang corundum ay tinatawag na rubi

(chrome impurity), walang kulay na asul, mapusyaw na asul, rosas, dilaw, berde,

violet - sapphires (admixtures ng cobalt, titanium, atbp.). Banayad na kulay

Ang mga puting sapiro o walang kulay na corundum ay tinatawag na leucosapphire (malawak

ginagamit sa optika bilang isang filter). Ang refractive index ng mga kristal na ito

Ang mga bakal ay nasa hanay na 1.757-1.778 at ang batayan para sa pagtukoy

Larawan 3.1 – Ruby Larawan 3.2 – Asul na sapiro

Ang mga organic at inorganic na likido ay mayroon ding mga katangian ng mga halaga ng refractive index na nagpapakilala sa kanila bilang kemikal

Ang mga compound ng Russia at ang kalidad ng kanilang synthesis (Talahanayan 2):

Talahanayan 2 - Mga refractive na indeks ng ilang likido sa 20 °C

4.2. Refractometry: konsepto, prinsipyo.

Isang paraan para sa pag-aaral ng mga substance batay sa pagtukoy ng indicator

(index) ng repraksyon (refraction) ay tinatawag na refractometry (mula sa

lat. refractus - refracted at Griyego. metro - sinusukat ko). Refractometry

(refractometric method) ay ginagamit upang makilala ang kemikal

compounds, quantitative at structural analysis, determinasyon ng pisikal

mga parameter ng kemikal ng mga sangkap. Ipinatupad ang prinsipyo ng refractometry

sa Abbe refractometers, ay inilalarawan sa Figure 1.

Figure 1 - Prinsipyo ng refractometry

Ang Abbe prism block ay binubuo ng dalawang parihabang prism: pag-iilaw

telial at pagsukat, nakatiklop sa pamamagitan ng hypotenuse na mga mukha. Illuminator-

Ang prisma na ito ay may magaspang (matte) hypotenuse na mukha at nilayon

chen para sa pag-iilaw ng isang sample ng likido na inilagay sa pagitan ng mga prisma.

Ang nakakalat na liwanag ay dumadaan sa isang plane-parallel na layer ng likidong pinag-aaralan at, na na-refracte sa likido, ay nahuhulog sa pagsukat ng prisma. Ang pagsukat na prisma ay gawa sa optically dense glass (heavy flint) at may refractive index na higit sa 1.7. Para sa kadahilanang ito, ang Abbe refractometer ay sumusukat sa n mga halaga na mas maliit sa 1.7. Ang pagtaas ng saklaw ng pagsukat ng refractive index ay maaari lamang makamit sa pamamagitan ng pagpapalit ng prisma sa pagsukat.

Ang sample ng pagsubok ay ibinubuhos sa hypotenuse na mukha ng pagsukat ng prisma at pinindot ng isang nag-iilaw na prisma. Sa kasong ito, ang isang puwang na 0.1-0.2 mm ay nananatili sa pagitan ng mga prisma kung saan matatagpuan ang sample, at sa pamamagitan ng

na dumadaan sa refracted light. Upang sukatin ang refractive index

gamitin ang phenomenon ng kabuuang panloob na pagmuni-muni. Ito ay namamalagi sa

susunod.

Kung ang mga sinag 1, 2, 3 ay nahulog sa interface sa pagitan ng dalawang media, pagkatapos ay depende

depende sa anggulo ng saklaw kapag ang pagmamasid sa kanila sa repraktibo daluyan ay magiging

Mayroong isang paglipat sa pagitan ng mga lugar ng iba't ibang pag-iilaw. Ito ay konektado

na may ilang bahagi ng liwanag na bumabagsak sa repraktibo na hangganan sa isang anggulong malapit sa

kim sa 90° na may kaugnayan sa normal (beam 3). (Figure 2).

Figure 2 - Larawan ng refracted rays

Ang bahaging ito ng mga sinag ay hindi nakikita at samakatuwid ay bumubuo ng mas magaan na kapaligiran.

kapangyarihan sa panahon ng repraksyon. Ang mga sinag na may mas maliliit na anggulo ay nakakaranas din ng pagmuni-muni

at repraksyon. Samakatuwid, nabuo ang isang lugar na mas kaunting pag-iilaw. Sa dami

Ang linya ng hangganan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ay makikita sa lens, ang posisyon

na nakasalalay sa mga repraktibo na katangian ng sample.

Ang pag-aalis ng hindi pangkaraniwang bagay ng pagpapakalat (pangkulay sa interface sa pagitan ng dalawang lugar ng pag-iilaw sa mga kulay ng bahaghari dahil sa paggamit ng kumplikadong puting ilaw sa Abbe refractometers) ay nakamit sa pamamagitan ng paggamit ng dalawang Amici prisms sa compensator, na naka-mount sa teleskopyo . Kasabay nito, ang isang sukat ay itinatakda sa lens (Larawan 3). Para sa pagsusuri, sapat na ang 0.05 ml ng likido.

Figure 3 - Tingnan sa pamamagitan ng refractometer eyepiece. (Ang tamang sukat ay sumasalamin

konsentrasyon ng sinusukat na bahagi sa ppm)

Bilang karagdagan sa pagsusuri ng mga sample ng single-component,

dalawang bahagi na sistema (mga solusyon sa tubig, mga solusyon ng mga sangkap kung saan

o solvent). Sa perpektong dalawang-sangkap na sistema (pagbubuo

nang hindi binabago ang dami at polarizability ng mga bahagi), ang pag-asa ay nagpapakita

Ang dependence ng repraksyon sa komposisyon ay malapit sa linear kung ang komposisyon ay ipinahayag sa

mga fraction ng volume (porsiyento)

kung saan: n, n1, n2 - mga refractive na indeks ng pinaghalong at mga bahagi,

Ang V1 at V2 ay ang mga volume fraction ng mga bahagi (V1 + V2 = 1).

Ang epekto ng temperatura sa refractive index ay tinutukoy ng dalawa

mga kadahilanan: pagbabago sa bilang ng mga particle ng likido bawat dami ng yunit at

ang pag-asa ng polarizability ng mga molekula sa temperatura. Ang pangalawang kadahilanan ay naging

nagiging makabuluhan lamang sa napakalaking pagbabago ng temperatura.

Ang koepisyent ng temperatura ng refractive index ay proporsyonal sa koepisyent ng temperatura ng density. Dahil ang lahat ng mga likido ay lumalawak kapag pinainit, ang kanilang mga refractive index ay bumababa habang tumataas ang temperatura. Ang koepisyent ng temperatura ay nakasalalay sa temperatura ng likido, ngunit sa mga maliliit na pagitan ng temperatura maaari itong ituring na pare-pareho. Para sa kadahilanang ito, karamihan sa mga refractometer ay walang kontrol sa temperatura, ngunit ang ilang mga disenyo ay nagbibigay

thermostating ng tubig.

Ang linear na extrapolation ng refractive index na may mga pagbabago sa temperatura ay katanggap-tanggap para sa maliliit na pagkakaiba sa temperatura (10 – 20°C).

Ang tumpak na pagpapasiya ng refractive index sa malawak na hanay ng temperatura ay isinasagawa gamit ang mga empirical na formula ng form:

nt=n0+sa+bt2+…

Para sa refractometry ng mga solusyon sa malawak na hanay ng konsentrasyon

gumamit ng mga talahanayan o empirical formula. Display dependency -

refractive index ng mga may tubig na solusyon ng ilang mga sangkap depende sa konsentrasyon

ay malapit sa linear at ginagawang posible upang matukoy ang mga konsentrasyon ng mga sangkap na ito sa

tubig sa malawak na hanay ng konsentrasyon (Figure 4) gamit ang repraksyon

mga tometer.

Figure 4 - Refractive index ng ilang may tubig na solusyon

Karaniwan ang n likido at solidong katawan ay tinutukoy ng mga refractometer na may katumpakan

hanggang 0.0001. Ang pinakakaraniwan ay ang Abbe refractometers (Figure 5) na may mga prism block at dispersion compensator, na nagpapahintulot sa nD na matukoy sa "puting" liwanag gamit ang isang sukat o digital indicator.

Larawan 5 - Abbe refractometer (IRF-454; IRF-22)

Gawain sa laboratoryo

Banayad na repraksyon. Pagsukat ng refractive index ng isang likido

gamit ang isang refractometer

Layunin ng trabaho: pagpapalalim ng pag-unawa sa kababalaghan ng light refraction; pag-aaral ng mga pamamaraan para sa pagsukat ng refractive index ng likidong media; pag-aaral ng prinsipyo ng pagtatrabaho sa isang refractometer.

Kagamitan: refractometer, mga solusyon sa sodium chloride, pipette, malambot na tela para sa pagpunas ng mga optical na bahagi ng mga instrumento.

Teorya

Mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag. Repraktibo index.

Sa interface sa pagitan ng media, binabago ng liwanag ang direksyon ng pagpapalaganap nito. Ang bahagi ng liwanag na enerhiya ay bumalik sa unang daluyan, i.e. naaaninag ang liwanag. Kung ang pangalawang daluyan ay transparent, kung gayon ang bahagi ng liwanag, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay dumadaan sa interface sa pagitan ng media, kadalasang binabago ang direksyon ng pagpapalaganap. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na repraksyon ng liwanag (Larawan 1).

kanin. 1. Reflection at repraksyon ng liwanag sa isang patag na interface sa pagitan ng dalawang media.

Ang direksyon ng reflected at refracted rays kapag ang ilaw ay dumaan sa isang patag na interface sa pagitan ng dalawang transparent na media ay tinutukoy ng mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag.

Batas ng pagmuni-muni ng liwanag. Ang sinasalamin na sinag ay namamalagi sa parehong eroplano bilang sinag ng insidente at ang normal na naibalik sa eroplano ng paghihiwalay ng media sa punto ng insidente. Anggulo ng saklaw katumbas ng anggulo ng repleksyon
.

Ang batas ng repraksyon ng liwanag. Ang refracted ray ay namamalagi sa parehong eroplano bilang ang incident ray at ang normal na naibalik sa eroplano ng paghihiwalay ng media sa punto ng insidente. Anggulo ng saklaw ng sine ratio α sa sine ng anggulo ng repraksyon β mayroong pare-parehong halaga para sa dalawang media na ito, na tinatawag na relative refractive index ng pangalawang medium na may kaugnayan sa una:

Relatibong refractive index dalawang media ay katumbas ng ratio ng bilis ng liwanag sa unang daluyan v1 sa bilis ng liwanag sa pangalawang daluyan v2:

Kung ang ilaw ay nagmumula sa isang vacuum patungo sa isang medium, kung gayon ang refractive index ng medium na may kaugnayan sa vacuum ay tinatawag na absolute refractive index ng medium na ito at katumbas ng ratio ng bilis ng liwanag sa vacuum Sa sa bilis ng liwanag sa isang naibigay na daluyan:

Ang mga ganap na refractive index ay palaging mas malaki kaysa sa pagkakaisa; para sa hangin n kinuha bilang isa.

Ang kamag-anak na refractive index ng dalawang media ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng kanilang ganap na mga indeks n 1 At n 2 :

Pagpapasiya ng refractive index ng isang likido

Upang mabilis at maginhawang matukoy ang refractive index ng mga likido, mayroong mga espesyal na optical na instrumento - mga refractometer, ang pangunahing bahagi nito ay dalawang prism (Larawan 2): pantulong. atbp. 1 at pagsukat Pr.2. Ang likidong susuriin ay ibinubuhos sa puwang sa pagitan ng mga prisma.

Kapag nagsusukat ng mga tagapagpahiwatig, dalawang pamamaraan ang maaaring gamitin: ang pamamaraan ng grazing beam (para sa mga transparent na likido) at ang kabuuang pamamaraan ng panloob na pagmuni-muni (para sa madilim, malabo at may kulay na mga solusyon). Sa gawaing ito, ginagamit ang una sa kanila.

Sa pamamaraan ng grazing beam, ang liwanag mula sa panlabas na pinagmulan ay dumadaan sa mukha AB prisma Proyekto 1, nagwawala sa matte na ibabaw nito AC at pagkatapos ay tumagos sa layer ng likidong pinag-aaralan sa prisma Pr.2. Ang matte na ibabaw ay nagiging pinagmumulan ng mga sinag sa lahat ng direksyon, kaya maaari itong maobserbahan sa gilid EF prisma Pr.2. Gayunpaman, ang gilid AC makikita sa pamamagitan ng EF lamang sa isang anggulo na mas malaki kaysa sa isang tiyak na minimum na anggulo i. Ang magnitude ng anggulong ito ay natatanging nauugnay sa refractive index ng likido na matatagpuan sa pagitan ng mga prisms, na siyang pangunahing ideya sa likod ng disenyo ng refractometer.

Isaalang-alang ang pagpasa ng liwanag sa mukha EF mas mababang pagsukat ng prisma Pr.2. Tulad ng makikita mula sa Fig. 2, ang paglalapat ng batas ng light repraksyon ng dalawang beses, maaari tayong makakuha ng dalawang relasyon:

(1)

(2)

Paglutas ng sistemang ito ng mga equation, ito ay madaling dumating sa konklusyon na ang refractive index ng likido

(3)

depende sa apat na dami: Q, r, r 1 At i. Gayunpaman, hindi lahat ng mga ito ay independyente. Halimbawa,

r+ s= R , (4)

saan R - repraktibo anggulo ng prisma Proyekto 2. Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng pagtatakda ng anggulo Q ang pinakamataas na halaga ay 90°, mula sa equation (1) makuha natin:

(5)

Ngunit ang pinakamataas na halaga ng anggulo r , gaya ng makikita mula sa Fig. 2 at mga relasyon (3) at (4), ang pinakamababang halaga ng anggulo ay tumutugma i At r 1 , mga. i min At r min .

Kaya, ang refractive index ng isang likido para sa kaso ng "grazing" ray ay nauugnay lamang sa anggulo i. Sa kasong ito, mayroong isang minimum na halaga ng anggulo i, kapag ang gilid AC ay nakikita pa rin, iyon ay, sa larangan ng pagtingin ay lumilitaw na puti-mirror. Para sa mas maliit na mga anggulo sa pagtingin, ang gilid ay hindi nakikita, at sa larangan ng view ang lugar na ito ay lumilitaw na itim. Dahil ang teleskopyo ng aparato ay kumukuha ng isang medyo malawak na angular na zone, ang mga ilaw at itim na lugar ay sabay na sinusunod sa larangan ng pagtingin, ang hangganan sa pagitan ng kung saan ay tumutugma sa pinakamababang anggulo ng pagmamasid at natatanging nauugnay sa refractive index ng likido. Gamit ang panghuling formula ng pagkalkula:

(ang konklusyon nito ay tinanggal) at isang bilang ng mga likido na may kilalang mga indeks ng repraktibo, maaari mong i-calibrate ang aparato, ibig sabihin, magtatag ng isang natatanging pagsusulatan sa pagitan ng mga refractive na indeks ng mga likido at mga anggulo i min . Ang lahat ng mga formula na ibinigay ay hinango para sa mga ray ng isang partikular na wavelength.

Ang liwanag ng iba't ibang wavelength ay ire-refract na isinasaalang-alang ang pagpapakalat ng prisma. Kaya, kapag ang prisma ay iluminado ng puting liwanag, ang interface ay magiging malabo at makulayan sa iba't ibang kulay dahil sa dispersion. Samakatuwid, ang bawat refractometer ay may compensator na nag-aalis ng resulta ng dispersion. Maaaring binubuo ito ng isa o dalawang direktang vision prisms - Amici prisms. Ang bawat Amici prism ay binubuo ng tatlong glass prisms na may iba't ibang refractive index at iba't ibang dispersion, halimbawa, ang mga panlabas na prism ay gawa sa crown glass, at ang gitna ay gawa sa flint glass (crown glass at flint glass ay mga uri ng salamin). Sa pamamagitan ng pag-ikot ng compensator prism gamit ang isang espesyal na aparato, ang isang matalim, walang kulay na imahe ng interface ay nakakamit, ang posisyon kung saan tumutugma sa halaga ng refractive index para sa dilaw na linya ng sodium λ =5893 Å (ang mga prisma ay idinisenyo upang ang mga sinag na may wavelength na 5893 Å ay hindi makaranas ng pagpapalihis).

Ang mga sinag na dumadaan sa compensator ay pumapasok sa lens ng teleskopyo, pagkatapos ay dumaan sa reversing prism sa pamamagitan ng eyepiece ng teleskopyo patungo sa mata ng nagmamasid. Ang eskematiko na landas ng mga sinag ay ipinapakita sa Fig. 3.

Ang refractometer scale ay naka-calibrate sa mga halaga ng refractive index at ang konsentrasyon ng sucrose solution sa tubig at matatagpuan sa focal plane ng eyepiece.

pang-eksperimentong bahagi

Gawain 1. Pagsusuri sa refractometer.

Idirekta ang ilaw gamit ang salamin sa auxiliary prism ng refractometer. Habang nakataas ang auxiliary prism, mag-pipette ng ilang patak ng distilled water sa pagsukat ng prisma. Sa pamamagitan ng pagbaba ng auxiliary prism, makamit ang pinakamahusay na pag-iilaw ng field of view at itakda ang eyepiece upang ang crosshair at refractive index scale ay malinaw na nakikita. Sa pamamagitan ng pag-ikot ng camera ng pagsukat ng prisma, makukuha mo ang hangganan ng liwanag at anino sa larangan ng view. I-rotate ang compensator head hanggang sa maalis ang kulay ng hangganan sa pagitan ng liwanag at anino. Ihanay ang hangganan ng liwanag at anino sa crosshair point at sukatin ang refractive index ng tubig n pagbabago . Kung ang refractometer ay gumagana nang maayos, kung gayon para sa distilled water ang halaga ay dapat n 0 = 1.333, kung ang mga pagbabasa ay naiiba sa halagang ito, ang isang susog ay dapat matukoy Δn= n pagbabago - 1.333, na kung saan ay dapat na isaalang-alang kapag karagdagang nagtatrabaho sa refractometer. Mangyaring gumawa ng mga pagwawasto sa Talahanayan 1.

Talahanayan 1.

	n 0	n pagbabago	Δ n
N 2 TUNGKOL SA

Gawain 2. Pagtukoy ng refractive index ng isang likido.

Tukuyin ang mga refractive na indeks ng mga solusyon ng mga kilalang konsentrasyon, na isinasaalang-alang ang nahanap na pagwawasto.

Talahanayan 2.

C, vol. %	n pagbabago	n ist

Mag-plot ng graph ng dependence ng refractive index ng table salt solution sa konsentrasyon batay sa mga resultang nakuha. Gumuhit ng konklusyon tungkol sa pagtitiwala ng n sa C; gumawa ng mga konklusyon tungkol sa katumpakan ng mga sukat gamit ang isang refractometer.

Kumuha ng solusyon sa asin na hindi kilalang konsentrasyon SA x , tukuyin ang refractive index nito at gamitin ang graph upang mahanap ang konsentrasyon ng solusyon.

Linisin ang lugar ng trabaho at maingat na punasan ang mga prisma ng refractometer gamit ang isang basa, malinis na tela.

Kontrolin ang mga tanong

Reflection at repraksyon ng liwanag.

Absolute at relative refractive index ng medium.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang refractometer. Paraan ng sliding beam.

Schematic na landas ng mga sinag sa isang prisma. Bakit kailangan ang compensator prisms?

Pagpapalaganap, pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag

Ang kalikasan ng liwanag ay electromagnetic. Ang isang patunay nito ay ang pagkakasabay ng bilis ng mga electromagnetic wave at liwanag sa isang vacuum.

Sa isang homogenous na daluyan, ang liwanag ay naglalakbay sa isang tuwid na linya. Ang pahayag na ito ay tinatawag na batas ng rectilinear propagation ng liwanag. Ang isang pang-eksperimentong patunay ng batas na ito ay ang matatalim na anino na ginawa ng mga point light source.

Ang geometric na linya na nagpapahiwatig ng direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag ay tinatawag na light ray. Sa isang isotropic medium, ang mga light ray ay nakadirekta patayo sa harap ng alon.

Ang geometric na lokasyon ng mga punto sa daluyan ng oscillating sa parehong yugto ay tinatawag na ibabaw ng alon, at ang hanay ng mga punto kung saan ang oscillation ay umabot sa isang naibigay na punto sa oras ay tinatawag na harap ng alon. Depende sa uri ng wave front, eroplano at spherical waves ay nakikilala.

Upang ipaliwanag ang proseso ng pagpapalaganap ng liwanag, ang pangkalahatang prinsipyo ng teorya ng alon tungkol sa paggalaw ng harap ng alon sa kalawakan, na iminungkahi ng Dutch physicist na si H. Huygens, ay ginagamit. Ayon sa prinsipyo ng Huygens, ang bawat punto sa daluyan kung saan naaabot ng liwanag na paggulo ay ang sentro ng spherical pangalawang alon, na nagpapalaganap din sa bilis ng liwanag. Ang ibabaw na nakapalibot sa mga harapan ng mga pangalawang alon na ito ay nagbibigay ng posisyon ng harap ng aktwal na nagpapalaganap na alon sa sandaling iyon sa oras.

Kinakailangan na makilala sa pagitan ng mga light beam at light ray. Ang isang light beam ay isang bahagi ng isang light wave na nagdadala ng liwanag na enerhiya sa isang tiyak na direksyon. Kapag pinapalitan ang isang light beam ng isang light beam na naglalarawan dito, ang huli ay dapat gawin na tumutugma sa axis ng isang sapat na makitid, ngunit sa parehong oras ay may isang may hangganan na lapad (ang mga cross-sectional na sukat ay mas malaki kaysa sa wavelength) na ilaw sinag.

Mayroong divergent, converging at quasi-parallel light beam. Ang mga terminong beam ng light ray o simpleng light ray ay kadalasang ginagamit, ibig sabihin ay isang set ng light ray na naglalarawan sa isang tunay na light beam.

Ang bilis ng liwanag sa vacuum c = 3 108 m/s ay isang unibersal na pare-pareho at hindi nakadepende sa dalas. Sa unang pagkakataon, ang bilis ng liwanag ay eksperimento na tinutukoy ng astronomical na pamamaraan ng Danish na siyentipiko na si O. Roemer. Mas tumpak, ang bilis ng liwanag ay sinukat ni A. Michelson.

Sa bagay ang bilis ng liwanag ay mas mababa kaysa sa vacuum. Ang ratio ng bilis ng liwanag sa isang vacuum sa bilis nito sa isang naibigay na medium ay tinatawag na absolute refractive index ng medium:

kung saan ang c ay ang bilis ng liwanag sa isang vacuum, ang v ay ang bilis ng liwanag sa isang partikular na daluyan. Ang ganap na mga indeks ng repraktibo ng lahat ng mga sangkap ay mas malaki kaysa sa pagkakaisa.

Kapag ang liwanag ay kumakalat sa pamamagitan ng isang daluyan, ito ay hinihigop at nakakalat, at sa interface sa pagitan ng media ito ay nasasalamin at na-refracte.

Ang batas ng liwanag na pagmuni-muni: ang sinag ng insidente, ang sinasalamin na sinag at ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media, na naibalik sa punto ng saklaw ng sinag, ay nasa parehong eroplano; ang anggulo ng reflection g ay katumbas ng anggulo ng incidence a (Fig. 1). Ang batas na ito ay tumutugma sa batas ng pagmuni-muni para sa mga alon ng anumang kalikasan at maaaring makuha bilang resulta ng prinsipyo ni Huygens.

Ang batas ng liwanag na repraksyon: ang sinag ng insidente, ang sinag ng sinag at ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media, na naibalik sa punto ng saklaw ng sinag, ay nasa parehong eroplano; ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw sa sine ng anggulo ng repraksyon para sa isang naibigay na dalas ng liwanag ay isang pare-parehong halaga na tinatawag na kamag-anak na refractive index ng pangalawang daluyan na nauugnay sa una:

Ang eksperimento na itinatag na batas ng light refraction ay ipinaliwanag batay sa prinsipyo ng Huygens. Ayon sa mga konsepto ng alon, ang repraksyon ay bunga ng mga pagbabago sa bilis ng pagpapalaganap ng alon kapag dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, at ang pisikal na kahulugan ng kamag-anak na refractive index ay ang ratio ng bilis ng pagpapalaganap ng mga alon sa unang daluyan v1 hanggang ang bilis ng kanilang pagpapalaganap sa ikalawang daluyan

Para sa media na may absolute refractive index n1 at n2, ang relative refractive index ng pangalawang medium na may kaugnayan sa una ay katumbas ng ratio ng absolute refractive index ng pangalawang medium sa absolute refractive index ng unang medium:

Ang medium na may mas mataas na refractive index ay tinatawag na optically denser; mas mababa ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag dito. Kung ang ilaw ay pumasa mula sa isang optically denser medium patungo sa isang optically less dense, kung gayon sa isang tiyak na anggulo ng incidence a0 ang anggulo ng repraksyon ay dapat maging katumbas ng p/2. Ang intensity ng refracted beam sa kasong ito ay nagiging katumbas ng zero. Ang liwanag na bumabagsak sa interface sa pagitan ng dalawang media ay ganap na makikita mula dito.

Ang anggulo ng saklaw na a0 kung saan nangyayari ang kabuuang panloob na pagmuni-muni ng liwanag ay tinatawag na limitasyon ng anggulo ng kabuuang panloob na pagmuni-muni. Sa lahat ng mga anggulo ng saklaw na katumbas at mas malaki sa a0, nangyayari ang kabuuang pagmuni-muni ng liwanag.

Ang halaga ng naglilimitang anggulo ay matatagpuan mula sa kaugnayan Kung n2 = 1 (vacuum), kung gayon

2 Ang refractive index ng isang substance ay isang value na katumbas ng ratio ng phase speeds ng liwanag (electromagnetic waves) sa isang vacuum at sa isang partikular na medium. Pinag-uusapan din nila ang tungkol sa refractive index para sa anumang iba pang mga alon, halimbawa, tunog

Ang refractive index ay nakasalalay sa mga katangian ng sangkap at ang haba ng daluyong ng radiation; para sa ilang mga sangkap, ang refractive index ay lubos na nagbabago kapag ang dalas ng mga electromagnetic wave ay nagbabago mula sa mababang mga frequency patungo sa optical at higit pa, at maaari ring magbago nang mas matindi sa ilang bahagi ng sukat ng dalas. Ang default ay karaniwang tumutukoy sa optical range o ang range na tinutukoy ng konteksto.

Mayroong optically anisotropic substance kung saan ang refractive index ay nakasalalay sa direksyon at polarization ng liwanag. Ang mga naturang sangkap ay medyo karaniwan, lalo na, lahat sila ay mga kristal na may medyo mababang simetrya ng kristal na sala-sala, pati na rin ang mga sangkap na sumailalim sa mekanikal na pagpapapangit.

Ang refractive index ay maaaring ipahayag bilang ang ugat ng produkto ng magnetic at dielectric constants ng medium

(dapat itong isaalang-alang na ang mga halaga ng magnetic permeability at absolute dielectric constant para sa frequency range ng interes - halimbawa, optical - ay maaaring mag-iba nang malaki mula sa static na halaga ng mga halagang ito).

Upang sukatin ang refractive index, ginagamit ang manu-mano at awtomatikong refractometer. Kapag ginamit ang isang refractometer upang matukoy ang konsentrasyon ng asukal sa isang may tubig na solusyon, ang aparato ay tinatawag na saccharimeter.

Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw () ng sinag sa sine ng anggulo ng repraksyon () kapag ang sinag ay pumasa mula sa daluyan A hanggang sa daluyan B ay tinatawag na relative refractive index para sa pares ng media na ito.

Ang quantity n ay ang relative refractive index ng medium B na may kaugnayan sa medium A, аn" = 1/n ay ang relative refractive index ng medium A na may kaugnayan sa medium B.

Ang halagang ito, ang iba pang mga bagay ay pantay, ay karaniwang mas mababa kaysa sa pagkakaisa kapag ang isang sinag ay dumaan mula sa isang mas siksik na daluyan patungo sa isang hindi gaanong siksik na daluyan, at higit sa pagkakaisa kapag ang isang sinag ay dumaan mula sa isang hindi gaanong siksik na daluyan patungo sa isang mas siksik na daluyan (halimbawa, mula sa isang gas o mula sa isang vacuum hanggang sa isang likido o solid ). May mga pagbubukod sa panuntunang ito, at samakatuwid ay kaugalian na tumawag sa isang daluyan ng optical na mas o mas mababa kaysa sa iba (hindi malito sa optical density bilang isang sukatan ng opacity ng isang medium).

Ang isang sinag na bumabagsak mula sa walang hangin na espasyo papunta sa ibabaw ng ilang medium B ay mas malakas na na-refracte kaysa kapag nahuhulog dito mula sa isa pang medium A; Ang refractive index ng isang sinag na insidente sa isang daluyan mula sa walang hangin na espasyo ay tinatawag na absolute refractive index nito o simpleng refractive index ng isang naibigay na medium; ito ang refractive index, ang kahulugan nito ay ibinigay sa simula ng artikulo. Ang refractive index ng anumang gas, kabilang ang hangin, sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mas mababa kaysa sa refractive index ng mga likido o solid, samakatuwid, humigit-kumulang (at may medyo mahusay na katumpakan) ang absolute refractive index ay maaaring hatulan ng refractive index na may kaugnayan sa hangin.

kanin. 3. Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang interference refractometer. Ang light beam ay nahahati upang ang dalawang bahagi nito ay dumaan sa mga cuvette na may haba l na puno ng mga sangkap na may iba't ibang mga indeks ng repraktibo. Sa labasan mula sa mga cuvettes, ang mga sinag ay nakakakuha ng isang tiyak na pagkakaiba sa landas at, na pinagsama-sama, nagbibigay sa screen ng isang larawan ng interference maxima at minima na may mga k order (ipinapakita sa eskematiko sa kanan). Ang pagkakaiba ng refractive index Dn=n2 –n1 =kl/2, kung saan ang l ay ang wavelength ng liwanag.

Ang mga refractometer ay mga instrumento na ginagamit upang sukatin ang refractive index ng mga sangkap. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang refractometer ay batay sa kababalaghan ng kabuuang pagmuni-muni. Kung ang isang nakakalat na sinag ng liwanag ay bumagsak sa interface sa pagitan ng dalawang media na may mga refractive na indeks at, mula sa isang mas optically siksik na daluyan, kung gayon, simula sa isang tiyak na anggulo ng saklaw, ang mga sinag ay hindi pumapasok sa pangalawang daluyan, ngunit ganap na makikita mula sa interface sa unang daluyan. Ang anggulong ito ay tinatawag na limiting angle ng kabuuang reflection. Ipinapakita ng Figure 1 ang pag-uugali ng mga sinag kapag bumabagsak sa isang tiyak na agos ng ibabaw na ito. Ang sinag ay dumating sa isang matinding anggulo. Mula sa batas ng repraksyon matutukoy natin: , (mula noong).

Ang magnitude ng paglilimita ng anggulo ay nakasalalay sa kamag-anak na refractive index ng dalawang media. Kung ang mga sinag na sinasalamin mula sa ibabaw ay nakadirekta sa isang pagkolekta ng lens, pagkatapos ay sa focal plane ng lens maaari mong makita ang hangganan ng liwanag at penumbra, at ang posisyon ng hangganan na ito ay nakasalalay sa halaga ng limitasyon ng anggulo, at samakatuwid ay sa ang refractive index. Ang pagbabago sa refractive index ng isa sa media ay nangangailangan ng pagbabago sa posisyon ng interface. Ang interface sa pagitan ng liwanag at anino ay maaaring magsilbi bilang isang tagapagpahiwatig kapag tinutukoy ang refractive index, na ginagamit sa mga refractometer. Ang pamamaraang ito ng pagtukoy ng refractive index ay tinatawag na total reflection method

Bilang karagdagan sa kabuuang paraan ng pagmuni-muni, ginagamit ng mga refractometer ang pamamaraan ng grazing beam. Sa pamamaraang ito, ang isang nakakalat na sinag ng liwanag ay tumama sa hangganan mula sa isang hindi gaanong optically siksik na daluyan sa lahat ng posibleng mga anggulo (Larawan 2). Ang ray na dumudulas sa ibabaw () ay tumutugma sa nililimitahan anggulo ng repraksyon (ang ray sa Fig. 2). Kung maglalagay tayo ng isang lens sa landas ng mga sinag () na na-refracte sa ibabaw, pagkatapos ay sa focal plane ng lens makikita rin natin ang isang matalim na hangganan sa pagitan ng liwanag at anino.

kanin. 2

Dahil ang mga kundisyon na tumutukoy sa halaga ng paglilimita ng anggulo ay pareho sa parehong mga pamamaraan, ang posisyon ng interface ay pareho. Ang parehong mga pamamaraan ay katumbas, ngunit ang kabuuang paraan ng pagmuni-muni ay nagpapahintulot sa iyo na sukatin ang refractive index ng mga opaque na sangkap

Landas ng mga sinag sa isang tatsulok na prisma

Ang Figure 9 ay nagpapakita ng isang cross section ng isang glass prism na may isang eroplanong patayo sa mga gilid na gilid nito. Ang sinag sa prisma ay pinalihis patungo sa base, na nagre-refract sa mga gilid ng OA at 0B. Ang anggulo j sa pagitan ng mga mukha na ito ay tinatawag na anggulo ng repraktibo ng prisma. Ang anggulo ng pagpapalihis ng sinag ay depende sa repraktibo na anggulo ng prismj, ang refractive index n ng prism material at ang anggulo ng incidencea. Maaari itong kalkulahin gamit ang batas ng repraksyon (1.4).

Gumagamit ang refractometer ng puting ilaw na pinagmumulan 3. Dahil sa dispersion, kapag ang liwanag ay dumaan sa prisms 1 at 2, ang hangganan ng liwanag at anino ay nagiging kulay. Upang maiwasan ito, inilalagay ang isang compensator 4 sa harap ng lens ng teleskopyo. Binubuo ito ng dalawang magkaparehong prisma, na ang bawat isa ay pinagdikit mula sa tatlong prism na may iba't ibang refractive index. Ang mga prism ay pinili upang ang isang monochromatic beam na may wavelength = 589.3 µm. (sodium yellow line wavelength) ay hindi nasubok pagkatapos maipasa ang deflection compensator. Ang mga sinag na may iba pang mga wavelength ay pinalihis ng mga prisma sa iba't ibang direksyon. Sa pamamagitan ng paggalaw ng compensator prisms gamit ang isang espesyal na hawakan, tinitiyak namin na ang hangganan sa pagitan ng liwanag at kadiliman ay nagiging malinaw hangga't maaari.

Ang mga sinag ng liwanag, na nakapasa sa compensator, ay pumasok sa lens 6 ng teleskopyo. Ang imahe ng light-shadow interface ay tinitingnan sa pamamagitan ng eyepiece 7 ng teleskopyo. Kasabay nito, ang scale 8 ay tinitingnan sa pamamagitan ng eyepiece. Dahil ang limitasyon ng anggulo ng repraksyon at ang limitasyon ng anggulo ng kabuuang pagmuni-muni ay nakasalalay sa refractive index ng likido, ang mga halaga ng refractive index na ito ay agad na minarkahan sa refractometer scale .

Ang optical system ng refractometer ay naglalaman din ng umiikot na prism 5. Pinapayagan ka nitong iposisyon ang axis ng teleskopyo patayo sa prisms 1 at 2, na ginagawang mas maginhawa ang pagmamasid.