Gawain sa laboratoryo

Banayad na repraksyon. Pagsukat ng refractive index ng isang likido

na may refractometer

Layunin: pagpapalalim ng mga ideya tungkol sa phenomenon ng light refraction; pag-aaral ng mga pamamaraan para sa pagsukat ng refractive index ng likidong media; pag-aaral ng prinsipyo ng pagpapatakbo gamit ang isang refractometer.

Kagamitan: refractometer, mga solusyon sa asin, pipette, malambot na tela para sa pagpupunas ng mga optical na bahagi ng mga device.

Teorya

Mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag. refractive 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, pagkatapos ay bahagi ng liwanag, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay dumadaan sa interface sa pagitan ng media, nagbabago, bilang panuntunan, 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 sinasalamin at refracted ray sa panahon ng pagpasa ng liwanag sa pamamagitan ng isang patag na interface sa pagitan ng dalawang transparent na media ay tinutukoy ng mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag.

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag. Ang sinasalamin na sinag ay nasa parehong eroplano tulad ng sinag ng insidente at ang normal na naibalik sa interface ng eroplano sa punto ng insidente. Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni .

Ang batas ng repraksyon ng liwanag. Ang refracted beam ay nasa parehong eroplano bilang incident beam at ang normal na naibalik sa interface plane sa punto ng insidente. Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw 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 paggalang 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 napupunta mula sa 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 kasama sa bilis ng liwanag sa isang naibigay na medium v:

Ang mga ganap na indeks ng repraktibo ay palaging mas malaki kaysa sa isa; para sa hangin n kinuha bilang isang yunit.

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

Para sa mabilis at maginhawang pagtukoy ng refractive index ng mga likido, mayroong mga espesyal na optical na instrumento - mga refractometer, ang pangunahing bahagi nito ay dalawang prisms (Larawan 2): pantulong. atbp. isa at pagsukat Hal 2. Ang pagsubok na likido ay ibinubuhos sa puwang sa pagitan ng mga prisma.

Kapag sinusukat ang mga indicator, dalawang paraan ang maaaring gamitin: ang grazing beam method (para sa mga transparent na likido) at ang kabuuang internal reflection method (para sa madilim, maulap 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 Hal 1, nagkakalat sa matte na ibabaw nito AC at pagkatapos ay sa pamamagitan ng layer ng inimbestigahang likido ay tumagos sa prisma Hal 2. Ang matte na ibabaw ay nagiging pinagmumulan ng mga sinag mula sa lahat ng direksyon, kaya maaari itong maobserbahan sa pamamagitan ng mukha EF prisma Hal 2. Gayunpaman, ang linya AC makikita sa pamamagitan ng EF lamang sa isang anggulo na mas malaki kaysa sa ilang naglilimita sa pinakamababang anggulo i. Ang halaga ng anggulong ito ay katangi-tanging nauugnay sa refractive index ng likido na matatagpuan sa pagitan ng mga prism, na magiging pangunahing ideya ng disenyo ng refractometer.

Isaalang-alang ang pagdaan ng liwanag sa isang mukha EF mas mababang pagsukat ng prisma Hal 2. Tulad ng makikita mula sa fig. 2, paglalapat ng dalawang beses sa batas ng repraksyon ng liwanag, maaari tayong makakuha ng dalawang relasyon:

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

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 - refractive angle ng isang prisma Hal 2. Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng pagtatakda ng anggulo Q ang maximum na halaga ay 90°, mula sa equation (1) nakukuha natin:

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

Kaya, ang refractive index ng isang likido para sa kaso ng "gliding" ray ay nauugnay lamang sa anggulo. i. Sa kasong ito, mayroong isang minimum na halaga ng anggulo i, kapag ang gilid AC ay sinusunod pa rin, ibig sabihin, sa larangan ng pagtingin, ito ay lumilitaw na puti ng salamin. Para sa mas maliliit na 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 instrumento ay kumukuha ng medyo malawak na angular na sona, ang mga ilaw at itim na lugar ay sabay-sabay na inoobserbahan sa larangan ng pagtingin, ang hangganan sa pagitan ng kung saan ay tumutugma sa pinakamababang anggulo ng pagmamasid at hindi malabong 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, posible na i-calibrate ang aparato, ibig sabihin, magtatag ng isa-sa-isang pagsusulatan sa pagitan ng mga refractive na indeks ng mga likido at anggulo i min . Ang lahat ng mga formula sa itaas ay hinango para sa mga sinag ng anumang isang wavelength.

Ang liwanag ng iba't ibang wavelength ay ire-refract, na isinasaalang-alang ang pagpapakalat ng prisma. Kaya, kapag ang prism 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 nagpapahintulot sa iyo na alisin ang resulta ng pagpapakalat. Maaari itong binubuo 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 gitnang prism ay gawa sa flint glass (crown glass at flint glass ay mga uri ng salamin). Sa pamamagitan ng pag-on sa compensator prism sa tulong ng isang espesyal na aparato, ang isang matalim, walang kulay na imahe ng interface ay nakamit, ang posisyon kung saan tumutugma sa halaga ng refractive index para sa dilaw na linya ng sodium λ \u003d 5893 Å (idinisenyo ang mga prisma upang ang mga sinag na may wavelength na 5893 Å ay hindi makaranas ng mga paglihis sa kanila).

Ang mga sinag na dumaan sa compensator ay pumapasok sa layunin ng teleskopyo, pagkatapos ay dumaan sa reversing prism sa pamamagitan ng eyepiece ng teleskopyo patungo sa mata ng nagmamasid. Ang eskematiko na kurso ng mga sinag ay ipinapakita sa fig. 3.

Ang refractometer scale ay naka-calibrate sa mga tuntunin 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.

Ituro ang ilaw na may salamin sa auxiliary prism ng refractometer. Habang nakataas ang auxiliary prism, mag-pipette ng ilang patak ng distilled water sa pagsukat ng prism. Ibaba ang pangalawang prisma, makamit ang pinakamahusay na pag-iilaw ng larangan ng pagtingin at itakda ang eyepiece upang malinaw na makita ang mga crosshair at refractive index scale. Pagpihit sa camera ng pagsukat ng prisma, kunin ang hangganan ng liwanag at anino sa larangan ng view. Sa pamamagitan ng pag-ikot ng ulo ng compensator, makamit ang pag-aalis ng kulay ng hangganan ng liwanag at anino. Ihanay ang hangganan ng liwanag at anino sa crosshair point at sukatin ang refractive index ng tubig n ism . Kung gumagana ang refractometer, kung gayon para sa distilled water ang halaga ay dapat n 0 = 1.333, kung ang mga pagbabasa ay naiiba sa halagang ito, kailangan mong matukoy ang pagwawasto Δn= n ism - 1.333, na dapat pagkatapos ay isaalang-alang sa karagdagang trabaho sa refractometer. Gumawa ng mga pagwawasto sa talahanayan 1.

Talahanayan 1.

	n 0	n ism	Δ n
H 2 O

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 pagwawasto na natagpuan.

Talahanayan 2.

C, tungkol sa. %	n ism	n ist

I-plot ang dependence ng refractive index ng sodium chloride solution sa konsentrasyon ayon sa mga resultang nakuha. Gumawa ng konklusyon tungkol sa pagtitiwala ng n sa C; gumawa ng mga konklusyon tungkol sa katumpakan ng mga sukat sa isang refractometer.

Kumuha ng solusyon sa asin na hindi kilalang konsentrasyon Sa x , tukuyin ang refractive index nito at hanapin ang konsentrasyon ng solusyon mula sa graph.

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

mga tanong sa pagsusulit

Reflection at repraksyon ng liwanag.

Absolute at relative refractive index ng medium.

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

Eskematiko na kurso 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 mga bilis ng electromagnetic waves at liwanag sa vacuum.

Sa isang homogenous na daluyan, ang liwanag ay kumakalat 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 matalim na anino na ibinigay ng mga puntong pinagmumulan ng liwanag.

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

Ang locus ng mga punto ng daluyan na nag-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 ng daluyan, kung saan naaabot ang liwanag na paggulo, ay ang sentro ng spherical pangalawang alon, na nagpapalaganap din sa bilis ng liwanag. Ang ibabaw na sobre ng 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.

Ito ay kinakailangan upang makilala sa pagitan ng mga light beam at light ray. Ang light beam ay isang bahagi ng isang light wave na nagdadala ng liwanag na enerhiya sa isang partikular na direksyon. Kapag pinapalitan ang isang light beam ng isang light beam na naglalarawan dito, ang huli ay dapat gawin upang magkasabay sa axis ng isang medyo makitid, ngunit may isang may hangganan na lapad (ang mga sukat ng cross section ay mas malaki kaysa sa wavelength), light beam.

Mayroong divergent, converging at quasi-parallel light beams. Ang mga terminong beam ng light rays o simpleng light rays ay kadalasang ginagamit, ibig sabihin nito ay isang set ng light rays 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. Römer. A. Mas tumpak na sinukat ni Michelson ang bilis ng liwanag.

Ang bilis ng liwanag sa bagay ay mas mababa kaysa sa vacuum. Ang ratio ng bilis ng liwanag sa 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 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 nagpapalaganap sa isang daluyan, ito ay hinihigop at nakakalat, at sa interface sa pagitan ng media ito ay makikita at na-refracted.

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag: 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 ng Huygens.

Ang batas ng repraksyon ng liwanag: ang incident beam, ang refracted beam at ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media, na naibalik sa punto ng saklaw ng beam, 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 pagbabago sa bilis ng pagpapalaganap ng alon sa panahon ng paglipat 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 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 nauugnay 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, ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa loob nito ay mas mababa. 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 magaan na insidente sa interface sa pagitan ng dalawang media ay ganap na makikita mula dito.

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

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

2 Ang refractive index ng isang substance ay isang value na katumbas ng ratio ng phase velocities ng liwanag (electromagnetic waves) sa 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 partikular. mga lugar ng sukat ng dalas. Ang default ay karaniwang ang optical range, o ang range na tinutukoy ng konteksto.

May mga optically anisotropic substance kung saan ang refractive index ay nakasalalay sa direksyon at polarization ng liwanag. Ang mga naturang sangkap ay medyo pangkaraniwan, lalo na, lahat ito ay mga kristal na may sapat na 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 permittivities ng medium

(Dapat itong isaalang-alang na ang mga halaga ng magnetic permeability at ang absolute permittivity index para sa frequency range ng interes - halimbawa, ang 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 gumagamit ng 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 () sa panahon ng paglipat ng sinag 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 kinalaman sa medium A, an" = 1/n ay ang relative refractive index ng medium A na may kinalaman sa medium B.

Ang halagang ito, ceteris paribus, ay karaniwang mas mababa kaysa sa pagkakaisa kapag ang sinag ay pumasa mula sa isang mas siksik na daluyan patungo sa isang hindi gaanong siksik na daluyan, at higit sa pagkakaisa kapag ang sinag ay dumaan mula sa isang mas kaunting daluyan patungo sa isang mas siksik na daluyan (halimbawa, mula sa isang gas o mula sa vacuum hanggang sa likido o solid ). May mga pagbubukod sa panuntunang ito, at samakatuwid ay kaugalian na tawagan ang isang medium na optically 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 insidente ng sinag sa isang daluyan mula sa walang hangin na espasyo ay tinatawag na absolute refractive index nito o simpleng refractive index ng medium na ito, 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 solids, samakatuwid, humigit-kumulang (at may medyo mahusay na katumpakan) ang absolute refractive index ay maaaring hatulan mula sa refractive index na may kaugnayan sa hangin.

kanin. 3. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng interference refractometer. Hinahati ang isang sinag ng liwanag upang ang dalawang bahagi nito ay dumaan sa mga cuvette na may haba l na puno ng mga sangkap na may magkakaibang mga indeks ng repraktibo. Sa paglabas mula sa cell, 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 sa mga refractive na indeks Dn=n2 –n1 =kl/2, kung saan ang l ay ang wavelength ng liwanag.

Ang mga refractometer ay mga device na ginagamit upang sukatin ang refractive index ng mga substance. 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, pagkatapos ay 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 ang unang daluyan. Ang anggulong ito ay tinatawag na limiting angle ng kabuuang reflection. Ipinapakita ng Figure 1 ang pag-uugali ng mga sinag kapag nahulog sila sa isang tiyak na agos ng ibabaw na ito. Ang sinag ay napupunta sa isang limitadong anggulo. Mula sa batas ng repraksyon, matutukoy mo:, (dahil).

Ang 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 converging lens, pagkatapos ay sa focal plane ng lens makikita ang hangganan ng liwanag at penumbra, at ang posisyon ng hangganan na ito ay depende sa halaga ng limitasyon ng anggulo, at, dahil dito , sa refractive index. Ang pagbabago sa refractive index ng isa sa media ay nangangailangan ng pagbabago sa posisyon ng interface. Ang hangganan sa pagitan ng liwanag at anino ay maaaring magsilbing tagapagpahiwatig sa pagtukoy ng 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 light beam ay tumama sa hangganan mula sa isang hindi gaanong optically siksik na medium sa lahat ng posibleng mga anggulo (Larawan 2). Ang beam na dumudulas sa ibabaw (), ay tumutugma sa - ang paglilimita ng anggulo ng repraksyon (beam 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.

Dahil ang mga kundisyon na tumutukoy sa halaga ng anggulo ng paglilimita 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

Ang landas ng mga sinag sa isang tatsulok na prisma

Ang Figure 9 ay nagpapakita ng isang seksyon ng isang glass prism na may isang eroplanong patayo sa mga gilid na gilid nito. Ang sinag sa prism ay lumilihis sa base, na nagre-refract sa mga mukha OA at 0B. Ang anggulo j sa pagitan ng mga mukha na ito ay tinatawag na anggulo ng repraktibo ng prisma. Ang deflection angle q ng beam ay depende sa refractive angle ng prism j, ang refractive index n ng prism material at ang anggulo ng incidence a. 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 sa pagitan ng liwanag at anino ay lumalabas na may 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 ibang refractive index. Pinili ang mga prisma upang ang isang monochromatic beam na may wavelength = 589.3 µm. (wavelength ng dilaw na linya ng sodium) 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 paglipat ng compensator prisms sa tulong ng isang espesyal na hawakan, ang hangganan sa pagitan ng liwanag at kadiliman ay nagiging malinaw hangga't maaari.

Ang mga sinag ng liwanag, pagkalampas sa compensator, ay nahuhulog 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 paglilimita ng anggulo ng kabuuang pagmuni-muni ay nakasalalay sa refractive index ng likido, ang mga halaga ng refractive index na ito ay agad na naka-plot sa sukat ng refractometer.

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

Repraktibo index

Repraktibo index mga sangkap - isang halaga na katumbas ng ratio ng mga bilis ng phase ng liwanag (electromagnetic waves) sa vacuum at sa isang naibigay na daluyan. Gayundin, kung minsan ang refractive index ay binabanggit para sa anumang iba pang mga alon, halimbawa, tunog, bagaman sa mga kaso tulad ng huli, ang kahulugan, siyempre, ay kailangang baguhin kahit papaano.

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 partikular. mga lugar ng sukat ng dalas. Ang default ay karaniwang ang optical range, o ang range na tinutukoy ng konteksto.

Mga link

• RefractiveIndex.INFO database ng refractive index

Wikimedia Foundation. 2010 .

Tingnan kung ano ang "Refraction index" sa ibang mga diksyunaryo:

May kaugnayan sa dalawang media n21, walang sukat na ratio ng optical radiation propagation velocities (c veta a) sa una (c1) at pangalawa (c2) media: n21=c1/c2. Kasabay nito ay tumutukoy. Ang P. p. ay ang ratio ng mga sine ng g at pagbagsak ng j at sa g l ... ... Pisikal na Encyclopedia

Tingnan ang Refractive Index...

Tingnan ang index ng repraksyon. * * * REFRACTIVE INDEX REFRACTIVE INDEX, tingnan ang Refractive Index (tingnan ang REFRACTIVE INDEX) … encyclopedic Dictionary- REFRACTIVE INDEX, isang value na nagpapakilala sa medium at katumbas ng ratio ng bilis ng liwanag sa vacuum sa bilis ng liwanag sa medium (absolute refractive index). Ang refractive index n ay nakasalalay sa dielectric e at magnetic permeability m ... ... Illustrated Encyclopedic Dictionary

- (tingnan ang REFRACTIVE INDICATOR). Pisikal na Encyclopedic Dictionary. Moscow: Soviet Encyclopedia. Editor-in-Chief A. M. Prokhorov. 1983... Pisikal na Encyclopedia

Tingnan ang refractive index... Great Soviet Encyclopedia

Ang ratio ng bilis ng liwanag sa vacuum sa bilis ng liwanag sa isang daluyan (absolute refractive index). Ang kamag-anak na refractive index ng 2 media ay ang ratio ng bilis ng liwanag sa daluyan kung saan ang liwanag ay bumaba sa interface sa bilis ng liwanag sa pangalawang ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

Banayad na repraksyon- isang kababalaghan kung saan ang isang sinag ng liwanag, na dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, ay nagbabago ng direksyon sa hangganan ng mga media na ito.

Ang repraksyon ng liwanag ay nangyayari ayon sa sumusunod na batas:
Ang insidente at refracted ray at ang patayo na iginuhit sa interface sa pagitan ng dalawang media sa punto ng saklaw ng beam ay nasa parehong eroplano. Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw sa sine ng anggulo ng repraksyon ay isang pare-parehong halaga para sa dalawang media:
,
saan α - anggulo ng saklaw,
β - anggulo ng repraksyon
n - isang pare-parehong halaga na hindi nakasalalay sa anggulo ng saklaw.

Kapag nagbabago ang anggulo ng saklaw, nagbabago rin ang anggulo ng repraksyon. Kung mas malaki ang anggulo ng saklaw, mas malaki ang anggulo ng repraksyon.
Kung ang liwanag ay napupunta mula sa isang optical na hindi gaanong siksik na medium patungo sa isang mas siksik na medium, kung gayon ang anggulo ng repraksyon ay palaging mas mababa kaysa sa anggulo ng saklaw: β < α.
Ang isang sinag ng liwanag na nakadirekta patayo sa interface sa pagitan ng dalawang media ay dumadaan mula sa isang medium patungo sa isa pa nang hindi nasisira.

absolute refractive index ng isang substance- isang halaga na katumbas ng ratio ng phase velocities ng liwanag (electromagnetic waves) sa vacuum at sa isang naibigay na medium n=c/v
Ang halaga n kasama sa batas ng repraksyon ay tinatawag na relative refractive index para sa isang pares ng media.

Ang value n ay ang relative refractive index ng medium B na may kinalaman sa medium A, at n" = 1/n ay ang relative refractive index ng medium A na may kinalaman sa medium B.
Ang halagang ito, ceteris paribus, ay mas malaki kaysa sa pagkakaisa kapag ang sinag ay pumasa mula sa isang mas siksik na daluyan patungo sa isang mas kaunting daluyan, at mas mababa kaysa sa pagkakaisa kapag ang sinag ay dumaan mula sa isang di-gaanong siksik na daluyan patungo sa isang daluyan (halimbawa, mula sa isang gas o mula sa vacuum sa isang likido o solid). May mga pagbubukod sa panuntunang ito, at samakatuwid ay kaugalian na tumawag sa isang daluyan ng optical na higit pa o hindi gaanong siksik kaysa sa isa pa.
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.

(Ganap - nauugnay sa vacuum.
Kamag-anak - kamag-anak sa anumang iba pang sangkap (halimbawa, ang parehong hangin).
Ang relative index ng dalawang substance ay ang ratio ng kanilang absolute index.)

Kabuuang panloob na pagmuni-muni- panloob na pagmuni-muni, sa kondisyon na ang anggulo ng saklaw ay lumampas sa isang tiyak na kritikal na anggulo. Sa kasong ito, ang alon ng insidente ay ganap na nakikita, at ang halaga ng koepisyent ng pagmuni-muni ay lumampas sa pinakamataas na halaga nito para sa pinakintab na mga ibabaw. Ang koepisyent ng pagmuni-muni para sa kabuuang panloob na pagmuni-muni ay hindi nakasalalay sa haba ng daluyong.

Sa optika, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod para sa isang malawak na spectrum ng electromagnetic radiation, kabilang ang saklaw ng X-ray.

Sa geometric na optika, ang kababalaghan ay ipinaliwanag sa mga tuntunin ng batas ni Snell. Isinasaalang-alang na ang anggulo ng repraksyon ay hindi maaaring lumampas sa 90°, nakuha natin na sa isang anggulo ng saklaw na ang sine ay mas malaki kaysa sa ratio ng mas mababang refractive index sa mas malaking index, ang electromagnetic wave ay dapat na ganap na maipakita sa unang daluyan.

Alinsunod sa teorya ng alon ng kababalaghan, ang electromagnetic wave gayunpaman ay tumagos sa pangalawang daluyan - ang tinatawag na "hindi pantay na alon" ay kumakalat doon, na nabubulok nang husto at hindi nagdadala ng enerhiya kasama nito. Ang katangiang lalim ng pagtagos ng isang hindi magkakatulad na alon sa pangalawang daluyan ay nasa pagkakasunud-sunod ng haba ng daluyong.

Mga batas ng repraksyon ng liwanag.

Mula sa lahat ng nasabi, nagtatapos kami:
1 . Sa interface sa pagitan ng dalawang media na may magkaibang optical density, nagbabago ang direksyon ng isang sinag ng liwanag kapag dumadaan mula sa isang medium patungo sa isa pa.
2. Kapag ang isang light beam ay pumasa sa isang medium na may mas mataas na optical density, ang anggulo ng repraksyon ay mas mababa kaysa sa anggulo ng saklaw; kapag ang isang light beam ay dumaan mula sa isang optically denser medium patungo sa isang mas kaunting siksik na medium, ang anggulo ng repraksyon ay mas malaki kaysa sa anggulo ng saklaw.
Ang repraksyon ng liwanag ay sinamahan ng pagmuni-muni, at sa pagtaas ng anggulo ng saklaw, ang liwanag ng sinasalamin na sinag ay tumataas, at ang refracted ay humihina. Ito ay makikita sa pamamagitan ng pagsasagawa ng eksperimento na ipinapakita sa figure. Dahil dito, dinadala ng sinasalamin na sinag ang mas maraming liwanag na enerhiya, mas malaki ang anggulo ng saklaw.

Hayaan MN- ang interface sa pagitan ng dalawang transparent na media, halimbawa, hangin at tubig, JSC- bumabagsak na sinag OV- refracted beam, - anggulo ng saklaw, - anggulo ng repraksyon, - bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa unang daluyan, - bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa pangalawang daluyan.

SA LECTURE №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, na nangangailangan ng pinakamababang halaga ng analyte at isinasagawa sa napakaikling panahon.

Refractometry- isang paraan batay sa phenomenon ng repraksyon o repraksyon i.e. pagbabago sa 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 sa anong konsentrasyon at kung anong mga molekula ang nakakatugon sa sinag ng liwanag sa daan nito, dahil Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag, ang mga molekula ng iba't ibang mga sangkap ay polarized sa iba't ibang paraan. 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 pinakamababang puhunan ng oras at dami ng sangkap.

2) Karaniwan, ang mga refractometer ay nagbibigay ng hanggang 10% na katumpakan 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, upang matukoy ang istraktura ng mga organiko at hindi organikong compound sa pag-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 INDICATOR.

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

mga kapaligirang ito.

Isaalang-alang 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 medium I ay hindi vacuum o hangin, kung gayon ang ratio ng kasalanan ng anggulo ng saklaw ng sinag ng liwanag sa kasalanan ng anggulo ng repraksyon ay magbibigay ng halaga ng kamag-anak na refractive index n rel. Ang halaga ng 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) ang 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 pagkilos 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 naiiba ang pag-refracte.

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

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

Ang pagwawasto ng temperatura ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:

n t \u003d n 20 + (20-t) 0.0002, kung saan

n t - paalam 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 mga coefficient ng volumetric expansion. 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 ipinahiwatig ng index n D 20

Ang pag-asa ng refractive index ng isang homogenous na dalawang-sangkap na sistema sa estado nito ay itinatag nang 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) ang konsentrasyon ng isang sangkap sa isang solusyon.

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

n=n o +FC,

n- refractive index ng solusyon,

hindi ay ang refractive index ng purong solvent,

C- konsentrasyon ng natunaw na sangkap,%

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

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

MGA REFRACTOMETER.

Ang mga refractometer ay mga device na ginagamit upang sukatin ang refractive index. Mayroong 2 uri ng mga instrumentong ito: Abbe type refractometer at Pulfrich type. Pareho sa mga iyon at sa iba pa, ang mga sukat ay batay sa pagtukoy sa laki ng paglilimita ng anggulo ng repraksyon. Sa pagsasagawa, ang mga refractometer ng iba't ibang mga sistema ay ginagamit: laboratoryo-RL, unibersal na RLU, atbp.

Ang refractive index ng distilled water n 0 \u003d 1.33299, sa pagsasagawa, ang tagapagpahiwatig na ito ay tumatagal bilang sanggunian bilang n 0 =1,333.

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

Refractometer ng kamay

Refractometer Abbe

Ang optika ay isa sa mga pinakalumang sangay ng pisika. Mula noong sinaunang Greece, maraming mga pilosopo ang interesado sa mga batas ng paggalaw at pagpapalaganap ng liwanag sa iba't ibang transparent na materyales tulad ng tubig, salamin, brilyante at hangin. Sa artikulong ito, ang kababalaghan ng light refraction ay isinasaalang-alang, ang pansin ay nakatuon sa refractive index ng hangin.

Epekto ng repraksyon ng light beam

Ang bawat tao'y sa kanyang buhay ay nakatagpo ng daan-daang beses na epekto na ito kapag siya ay tumingin sa ilalim ng isang reservoir o sa isang baso ng tubig na may ilang bagay na nakalagay sa loob nito. Kasabay nito, ang reservoir ay tila hindi kasing lalim nito, at ang mga bagay sa isang baso ng tubig ay mukhang deformed o sira.

Ang kababalaghan ng repraksyon ay binubuo sa isang break sa rectilinear trajectory nito kapag tumatawid ito sa interface sa pagitan ng dalawang transparent na materyales. Ang pagbubuod ng isang malaking bilang ng pang-eksperimentong data, sa simula ng ika-17 siglo, ang Dutchman na si Willebrord Snell ay nakakuha ng isang mathematical expression na tumpak na inilarawan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang expression na ito ay nakasulat sa sumusunod na anyo:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = const.

Narito ang n 1, n 2 ay ang ganap na mga indeks ng repraktibo ng liwanag sa kaukulang materyal, ang θ 1 at θ 2 ay ang mga anggulo sa pagitan ng insidente at mga refracted beam at ang patayo sa interface plane, na iginuhit sa pamamagitan ng intersection point ng beam at ang eroplanong ito.

Ang pormula na ito ay tinatawag na batas ng Snell o Snell-Descartes (ang Pranses ang sumulat nito sa anyo na ipinakita, ang Dutchman ay gumamit ng hindi mga sine, ngunit mga yunit ng haba).

Bilang karagdagan sa formula na ito, ang kababalaghan ng repraksyon ay inilarawan ng isa pang batas, na geometriko sa kalikasan. Ito ay nakasalalay sa katotohanan na ang minarkahang patayo sa eroplano at dalawang sinag (refracted at insidente) ay nasa parehong eroplano.

Ganap na refractive index

Ang halagang ito ay kasama sa Snell formula, at ang halaga nito ay may mahalagang papel. Sa matematika, ang refractive index n ay tumutugma sa formula:

Ang simbolo c ay ang bilis ng electromagnetic waves sa vacuum. Ito ay humigit-kumulang 3*10 8 m/s. Ang value v ay ang bilis ng liwanag sa medium. Kaya, ang refractive index ay sumasalamin sa dami ng pagbagal ng liwanag sa isang daluyan na may paggalang sa walang hangin na espasyo.

Dalawang mahalagang konklusyon ang sumusunod mula sa pormula sa itaas:

• ang halaga ng n ay palaging mas malaki kaysa sa 1 (para sa vacuum ito ay katumbas ng isa);
• ito ay isang walang sukat na dami.

Halimbawa, ang refractive index ng hangin ay 1.00029, habang para sa tubig ito ay 1.33.

Ang refractive index ay hindi isang pare-parehong halaga para sa isang partikular na medium. Depende ito sa temperatura. Bukod dito, para sa bawat dalas ng isang electromagnetic wave, mayroon itong sariling kahulugan. Kaya, ang mga figure sa itaas ay tumutugma sa isang temperatura ng 20 o C at ang dilaw na bahagi ng nakikitang spectrum (haba ng daluyong - tungkol sa 580-590 nm).

Ang pag-asa ng halaga ng n sa dalas ng liwanag ay ipinahayag sa agnas ng puting liwanag sa pamamagitan ng isang prisma sa isang bilang ng mga kulay, pati na rin sa pagbuo ng isang bahaghari sa kalangitan sa panahon ng malakas na pag-ulan.

Refractive index ng liwanag sa hangin

Ang halaga nito (1.00029) ay naibigay na sa itaas. Dahil ang refractive index ng hangin ay naiiba lamang sa ikaapat na decimal na lugar mula sa zero, kung gayon para sa paglutas ng mga praktikal na problema maaari itong ituring na katumbas ng isa. Ang isang maliit na pagkakaiba ng n para sa hangin mula sa pagkakaisa ay nagpapahiwatig na ang liwanag ay halos hindi pinabagal ng mga molekula ng hangin, na nauugnay sa medyo mababang density nito. Kaya, ang average na density ng hangin ay 1.225 kg/m 3, iyon ay, ito ay higit sa 800 beses na mas magaan kaysa sa sariwang tubig.

Ang hangin ay isang optically thin medium. Ang mismong proseso ng pagpapabagal sa bilis ng liwanag sa isang materyal ay may likas na quantum at nauugnay sa mga pagkilos ng pagsipsip at paglabas ng mga photon ng mga atomo ng bagay.

Ang mga pagbabago sa komposisyon ng hangin (halimbawa, isang pagtaas sa nilalaman ng singaw ng tubig dito) at mga pagbabago sa temperatura ay humantong sa mga makabuluhang pagbabago sa refractive index. Ang isang kapansin-pansing halimbawa ay ang mirage effect sa disyerto, na nangyayari dahil sa pagkakaiba sa mga refractive index ng mga layer ng hangin na may iba't ibang temperatura.

interface ng salamin-hangin

Ang salamin ay isang mas siksik na daluyan kaysa sa hangin. Ang absolute refractive index nito ay mula 1.5 hanggang 1.66, depende sa uri ng salamin. Kung kukuha tayo ng average na halaga ng 1.55, kung gayon ang repraksyon ng sinag sa interface ng air-glass ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:

kasalanan (θ 1) / kasalanan (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1.55.

Ang halaga ng n 21 ay tinatawag na kamag-anak na refractive index ng hangin - salamin. Kung ang sinag ay lumabas sa salamin sa hangin, dapat gamitin ang sumusunod na formula:

kasalanan (θ 1) / kasalanan (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1.55 \u003d 0.645.

Kung ang anggulo ng refracted beam sa huling kaso ay katumbas ng 90 o , kung gayon ang katumbas ay tinatawag na kritikal. Para sa hangganan ng salamin-hangin, ito ay katumbas ng:

θ 1 \u003d arcsin (0.645) \u003d 40.17 o.

Kung ang sinag ay bumagsak sa hangganan ng salamin-hangin na may mas malaking anggulo kaysa sa 40.17 o , pagkatapos ay ganap itong maipapakita pabalik sa salamin. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na "kabuuang panloob na pagmuni-muni".

Ang kritikal na anggulo ay umiiral lamang kapag ang sinag ay gumagalaw mula sa isang siksik na daluyan (mula sa salamin patungo sa hangin, ngunit hindi sa kabaligtaran).