Пречупване на светлината- явление, при което лъч светлина, преминавайки от една среда в друга, променя посоката си на границата на тези среди.

Пречупването на светлината става по следния закон:
Падащият и пречупеният лъч и перпендикулярът, прекаран към границата между две среди в точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина. Съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за две среди:
,
където α - ъгъл на падане,
β - ъгъл на пречупване
н - постоянна стойност, независима от ъгъла на падане.

Когато ъгълът на падане се промени, ъгълът на пречупване също се променя. Колкото по-голям е ъгълът на падане, толкова по-голям е ъгълът на пречупване.
Ако светлината преминава от оптично по-малко плътна среда към по-плътна среда, тогава ъгълът на пречупване винаги е по-малък от ъгъла на падане: β < α.
Светлинен лъч, насочен перпендикулярно на интерфейса между две среди, преминава от една среда в друга без да се счупи.

абсолютен индекс на пречупване на вещество- стойност, равна на отношението на фазовите скорости на светлината (електромагнитни вълни) във вакуум и в дадена среда n=c/v
Стойността n, включена в закона за пречупване, се нарича относителен индекс на пречупване за двойка среди.

Стойността n е относителният индекс на пречупване на среда B по отношение на среда A, а n" = 1/n е относителният индекс на пречупване на среда A по отношение на среда B.
Тази стойност, ceteris paribus, е по-голяма от единица, когато лъчът преминава от по-плътна среда към по-малко плътна среда, и по-малка от единица, когато лъчът преминава от по-малко плътна среда към по-плътна среда (например от газ или от вакуум до течност или твърдо вещество). Има изключения от това правило и затова е обичайно да наричаме среда оптически по-голяма или по-малко плътна от друга.
Лъч, падащ от безвъздушно пространство върху повърхността на някаква среда B, се пречупва по-силно, отколкото когато пада върху него от друга среда A; коефициентът на пречупване на лъч, падащ върху среда от безвъздушно пространство, се нарича негов абсолютен показателпречупване.

(Абсолютно - относително спрямо вакуума.
Относително - спрямо всяко друго вещество (същия въздух, например).
Относителният индекс на две вещества е съотношението на техните абсолютни индекси.)

Пълно вътрешно отражение- вътрешно отражение, при условие че ъгълът на падане надвишава определен критичен ъгъл. В този случай падащата вълна се отразява напълно и стойността на коефициента на отражение надвишава най-високите си стойности за полирани повърхности. Коефициентът на отражение за пълно вътрешно отражение не зависи от дължината на вълната.

В оптиката това явление се наблюдава за широк спектър от електромагнитни лъчения, включително рентгеновия диапазон.

В геометричната оптика явлението се обяснява със закона на Снел. Като се има предвид, че ъгълът на пречупване не може да надвишава 90 °, получаваме, че при ъгъл на падане, чийто синус е по-голям от отношението на по-малкия индекс на пречупване към по-големия индекс, електромагнитната вълна трябва да бъде напълно отразена в първата среда.

В съответствие с вълновата теория на явлението, електромагнитната вълна все пак прониква във втората среда - там се разпространява така наречената „неравномерна вълна“, която се разпада експоненциално и не отнема енергия със себе си. Характерната дълбочина на проникване на нехомогенна вълна във втората среда е от порядъка на дължината на вълната.

Закони за пречупване на светлината.

От всичко казано заключаваме:
1 . На границата между две среди с различна оптична плътност светлинният лъч променя посоката си, когато преминава от една среда в друга.
2. При преминаване на светлинен лъч в среда с по-висока оптична плътност ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане; когато светлинният лъч преминава от оптически по-плътна среда към по-малко плътна среда, ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане.
Пречупването на светлината е придружено от отражение и с увеличаване на ъгъла на падане яркостта на отразения лъч се увеличава, докато пречупеният отслабва. Това може да се види чрез провеждане на експеримента, показан на фигурата. Следователно отразеният лъч отнася със себе си толкова повече светлинна енергия, толкова по-голям е ъгълът на падане.

Позволявам MN- интерфейсът между две прозрачни среди, например въздух и вода, АД- падаща греда OV- пречупен лъч, - ъгъл на падане, - ъгъл на пречупване, - скорост на разпространение на светлината в първата среда, - скорост на разпространение на светлината във втората среда.

Законите на физиката играят много важна роля при извършването на изчисления за планиране на конкретна стратегия за производство на всеки продукт или при изготвянето на проект за изграждане на конструкции за различни цели. Много стойности се изчисляват, така че измерванията и изчисленията се правят преди започване на работата по планирането. Например коефициентът на пречупване на стъклото е равен на отношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване.

Така че първо има процес на измерване на ъгли, след това се изчислява синусът им и едва тогава можете да получите желаната стойност. Въпреки наличието на таблични данни, струва си да се извършват допълнителни изчисления всеки път, тъй като справочниците често използват идеални условияда се постигне в истинския животпочти невъзможно. Следователно в действителност индикаторът задължително ще се различава от табличния, а в някои ситуации това е от основно значение.

Абсолютен показател

Абсолютният индекс на пречупване зависи от марката стъкло, тъй като на практика има огромен брой опции, които се различават по състав и степен на прозрачност. Средно тя е 1,5 и се колебае около тази стойност с 0,2 в една или друга посока. В редки случаи може да има отклонения от тази цифра.

Отново, ако точният показател е важен, тогава допълнителните измервания са незаменими. Но дори те не дават 100% надежден резултат, тъй като позицията на слънцето в небето и облачността в деня на измерванията ще повлияят на крайната стойност. За щастие в 99,99% от случаите е достатъчно просто да знаете, че коефициентът на пречупване на материал като стъклото е по-голям от едно и по-малък от две, а всички останали десети и стотни не играят роля.

Във форумите, които помагат за решаването на проблеми във физиката, често мига въпросът какъв е индексът на пречупване на стъклото и диаманта? Много хора смятат, че тъй като тези две вещества са подобни на външен вид, тогава техните свойства трябва да бъдат приблизително еднакви. Но това е заблуда.

Максималното пречупване на стъклото ще бъде около 1,7, докато за диаманта тази цифра достига 2,42. The скъпоценен камъке един от малкото материали на Земята, чийто индекс на пречупване надвишава 2. Това се дължи на неговата кристална структура и голямото разпространение на светлинните лъчи. Фасетирането играе минимална роля при промените в стойността на таблицата.

Относителен показател

Относителният показател за някои среди може да се характеризира, както следва:

• - индексът на пречупване на стъклото спрямо водата е приблизително 1,18;
• - индексът на пречупване на същия материал спрямо въздуха е равен на 1,5;
• - коефициент на пречупване спрямо алкохол - 1,1.

Измерването на показателя и изчисляването на относителната стойност се извършват по добре познат алгоритъм. За да намерите относителен параметър, трябва да разделите една таблична стойност на друга. Или направете експериментални изчисления за две среди и след това разделете получените данни. Такива операции често се извършват в лабораторните часове по физика.

Определяне на показателя на пречупване

На практика е доста трудно да се определи индексът на пречупване на стъклото, тъй като за измерване на първоначалните данни са необходими инструменти с висока точност. Всяка грешка ще се увеличи, тъй като изчислението използва сложни формули, които изискват липса на грешки.

Като цяло този коефициент показва колко пъти се забавя скоростта на разпространение на светлинните лъчи при преминаване през определено препятствие. Следователно е характерно само за прозрачни материали. За референтна стойност, тоест за единица, се взема индексът на пречупване на газовете. Това беше направено, за да може да се започне от някаква стойност в изчисленията.

Ако слънчевият лъч падне върху стъклена повърхност с индекс на пречупване, равен на стойността на таблицата, тогава той може да бъде променен по няколко начина:

• 1. Отгоре залепете филм, в който индексът на пречупване ще бъде по-висок от този на стъклото. Този принцип се използва при затъмняване на прозорците на автомобили, за да се подобри комфортът на пътниците и да се позволи на водача да вижда пътя по-ясно. Също така, филмът ще задържи и ултравиолетовото лъчение.
• 2. Боядисайте стъклото с боя. Това правят производителите на евтини слънчеви очила, но имайте предвид, че това може да навреди на зрението ви. При добрите модели чашите веднага се произвеждат оцветени по специална технология.
• 3. Потопете чашата в течност. Това е полезно само за експерименти.

Ако светлинният лъч преминава от стъкло, тогава индексът на пречупване на следващия материал се изчислява с помощта на относителния коефициент, който може да бъде получен чрез сравняване на табличните стойности една с друга. Тези изчисления са много важни при проектирането на оптични системи, които носят практическо или експериментално натоварване. Тук не се допускат грешки, защото те ще доведат до повреда на цялото устройство и тогава всички данни, получени с него, ще бъдат безполезни.

За да определите скоростта на светлината в стъкло с индекс на пречупване, трябва да разделите абсолютната стойност на скоростта във вакуум на индекса на пречупване. Като еталонна среда се използва вакуум, тъй като там пречупването не действа поради липсата на вещества, които биха могли да попречат на безпрепятственото движение на светлинните лъчи по дадена траектория.

При всички изчислени показатели скоростта ще бъде по-малка, отколкото в референтната среда, тъй като индексът на пречупване винаги е по-голям от единица.

Нека се обърнем към по-подробно разглеждане на индекса на пречупване, въведен от нас в § 81 при формулирането на закона за пречупване.

Коефициентът на пречупване зависи от оптичните свойства и средата, от която пада лъчът и средата, в която прониква. Коефициентът на пречупване, получен при падане на светлина от вакуум върху среда, се нарича абсолютен индекс на пречупване на тази среда.

Ориз. 184. Относителен индекс на пречупване на две среди:

Нека абсолютният индекс на пречупване на първата среда е , а на втората среда - . Като се има предвид пречупването на границата на първата и втората среда, ние се уверяваме, че индексът на пречупване по време на прехода от първата среда към втората, така нареченият относителен индекс на пречупване, е равен на съотношението на абсолютните показатели на пречупване на втората и първата медия:

(фиг. 184). Напротив, при преминаване от втората среда към първата имаме относителен показател на пречупване

Установената връзка между относителния индекс на пречупване на две среди и техните абсолютни показатели на пречупване може също да бъде изведена теоретично, без нови експерименти, точно както може да се направи за закона за обратимостта (§82),

Среда с по-висок индекс на пречупване се нарича оптически по-плътна. Обикновено се измерва коефициентът на пречупване на различни среди спрямо въздуха. Абсолютният индекс на пречупване на въздуха е. По този начин абсолютният индекс на пречупване на всяка среда е свързан с нейния индекс на пречупване спрямо въздуха по формулата

Таблица 6. Индекс на пречупване различни веществаспрямо въздуха

Коефициентът на пречупване зависи от дължината на вълната на светлината, тоест от нейния цвят. Различните цветове съответстват на различни индекси на пречупване. Това явление, наречено дисперсия, играе важна роля в оптиката. Ще се занимаваме с това явление многократно в следващите глави. Данните, дадени в табл. 6, се отнасят до жълта светлина.

Интересно е да се отбележи, че законът за отражението може да бъде официално написан в същата форма като закона за пречупването. Спомнете си, че се съгласихме винаги да измерваме ъглите от перпендикуляра към съответния лъч. Следователно трябва да считаме, че ъгълът на падане и ъгълът на отражение имат противоположни знаци, т.е. законът за отражение може да бъде написан като

Сравнявайки (83.4) със закона за пречупване, виждаме, че законът за отражение може да се разглежда като специален случай на закона за пречупване при . Това формално сходство между законите на отражението и пречупването е от голяма полза при решаването на практически проблеми.

В предишното изложение индексът на пречупване имаше значението на константа на средата, независимо от интензитета на светлината, преминаваща през нея. Подобно тълкуване на индекса на пречупване е съвсем естествено, но в случай на висок интензитет на излъчване, постижим с помощта на съвременни лазери, то не е оправдано. свойства на средата, чрез която силните излъчване на светлина, в този случай зависи от неговата интензивност. Както се казва, средата става нелинейна. Нелинейността на средата се проявява по-специално във факта, че светлинна вълна с висок интензитет променя индекса на пречупване. Зависимостта на коефициента на пречупване от интензитета на излъчване има формата

Тук е обичайният индекс на пречупване, a е нелинейният индекс на пречупване и е факторът на пропорционалност. Допълнителният член в тази формула може да бъде положителен или отрицателен.

Относителните промени в индекса на пречупване са относително малки. При нелинеен индекс на пречупване. Въпреки това, дори такива малки промени в индекса на пречупване са забележими: те се проявяват в особен феномен на самофокусиране на светлината.

Помислете за среда с положителен нелинеен индекс на пречупване. В този случай зоните с повишен интензитет на светлината са едновременно зони с повишен индекс на пречупване. Обикновено при реално лазерно лъчение разпределението на интензитета по напречното сечение на лъча е неравномерно: интензитетът е максимален по оста и плавно намалява към краищата на лъча, както е показано на фиг. 185 плътни криви. Подобно разпределение описва и изменението на показателя на пречупване по напречното сечение на клетка с нелинейна среда, по оста на която се разпространява лазерният лъч. Коефициентът на пречупване, който е най-голям по оста на клетката, постепенно намалява към стените й (пунктирани криви на фиг. 185).

Сноп от лъчи, излизащи от лазера успоредно на оста, попадащи в среда с променлив коефициент на пречупване, се отклоняват в посоката, където той е по-голям. Следователно, повишеният интензитет в близост до OSP клетката води до концентрация на светлинни лъчи в тази област, която е показана схематично в напречни сечения и на фиг. 185, а това води до допълнително увеличение на . В крайна сметка ефективното напречно сечение на светлинен лъч, преминаващ през нелинейна среда, намалява значително. Светлината преминава сякаш през тесен канал с повишен коефициент на пречупване. По този начин лазерният лъч се стеснява и нелинейната среда действа като събирателна леща под действието на интензивно лъчение. Това явление се нарича самофокусиране. Може да се наблюдава например в течен нитробензен.

Ориз. 185. Разпределение на интензитета на излъчване и индекса на пречупване върху напречното сечение на лазерния лъч от лъчи на входа на кюветата (а), близо до входния край (), в средата (), близо до изходния край на кюветата ( )

Определяне на коефициента на пречупване на прозрачни твърди тела

И течности

Инструменти и аксесоари: микроскоп със светлинен филтър, плоскопаралелна плака със знак АВ под формата на кръст; рефрактометър марка "РЛ"; набор от течности.

Обективен:определят показателите на пречупване на стъкло и течности.

Определяне на индекса на пречупване на стъкло с помощта на микроскоп

За определяне на коефициента на пречупване на прозрачно твърдо вещество се използва плоскопаралелна плоча, изработена от този материал с маркировка.

Марката се състои от две взаимно перпендикулярни драскотини, едната от които (А) е нанесена на дъното, а втората (В) - на горната повърхност на табелата. Плаката се осветява с монохроматична светлина и се изследва под микроскоп. На
ориз. 4.7 показва разрез на изследваната плоча във вертикална равнина.

Лъчите AD и AE след пречупване на границата стъкло-въздух отиват в посоките DD1 и EE1 и попадат в обектива на микроскопа.

Наблюдател, който гледа плочата отгоре, вижда точка А в пресечната точка на продължението на лъчите DD1 и EE1, т.е. в точка С.

По този начин точка А изглежда на наблюдателя разположена в точка С. Нека намерим връзката между индекса на пречупване n на материала на плочата, дебелината d и видимата дебелина d1 на плочата.

4.7 се вижда, че VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, от където

tgi/tgr = AB/BC,

където AB = d е дебелината на плочата; BC = d1 видима дебелина на плочата.

Ако ъглите i и r са малки, тогава

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

тези. Sini/Sinr = d/d1.

Като вземем предвид закона за пречупване на светлината, получаваме

Измерването на d/d1 се извършва с помощта на микроскоп.

Оптичната схема на микроскопа се състои от две системи: система за наблюдение, която включва обектив и окуляр, монтирани в тръба, и система за осветяване, състояща се от огледало и подвижен светлинен филтър. Фокусирането на изображението се извършва чрез завъртане на дръжките, разположени от двете страни на тръбата.

По оста на дясната дръжка има диск с люспа на крайника.

Отчитането b на крайника спрямо фиксирания показалец определя разстоянието h от обектива до предмета на микроскопа:

Коефициентът k показва на каква височина се движи тръбата на микроскопа, когато дръжката се завърти с 1°.

Диаметърът на обектива при тази настройка е малък в сравнение с разстоянието h, така че най-външният лъч, който влиза в обектива, образува малък ъгъл i с оптичната ос на микроскопа.

Ъгълът на пречупване r на светлината в плочата е по-малък от ъгъла i, т.е. също е малък, което отговаря на условие (4.5).

Работен ред

1. Поставете плаката върху предметния стол на микроскопа, така че точката на пресичане на щрихите A и B (вижте фиг.

Индекс на пречупване

4.7) беше в зрителното поле.

2. Завъртете дръжката на повдигащия механизъм, за да повдигнете тръбата в горна позиция.

3. Гледайки в окуляра, завъртете дръжката, за да спуснете плавно тръбата на микроскопа, докато рязко изображениедраскотини B, нанесени върху горната повърхност на плочата. Запишете индикацията b1 на крайника, която е пропорционална на разстоянието h1 от обектива на микроскопа до горния ръб на плаката: h1 = kb1 (фиг.

4. Продължете да спускате тръбата плавно, докато се получи ясно изображение на драскотина А, която изглежда на наблюдателя в точка С. Запишете ново отчитане b2 на лимба. Разстоянието h1 от обектива до горната повърхност на плочата е пропорционално на b2:
h2 = kb2 (фиг. 4.8, b).

Разстоянията от точки B и C до лещата са равни, тъй като наблюдателят ги вижда еднакво ясно.

Преместването на тръбата h1-h2 е равно на видимата дебелина на плочата (фиг.

d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4,8)

5. Измерете дебелината на плочата d в ​​пресечната точка на щрихите. За да направите това, поставете спомагателна стъклена плоча 2 под тестовата плоча 1 (фиг. 4.9) и спуснете тръбата на микроскопа, докато лещата докосне (леко) тестовата плоча. Обърнете внимание на индикацията на крайника a1. Отстранете изследваната плака и спуснете тръбата на микроскопа, докато обективът докосне плаката 2.

Индикация за бележка а2.

В същото време обективът на микроскопа ще падне на височина, равна на дебелината на изследваната плоча, т.е.

d = (a1-a2)k. (4,9)

6. Изчислете индекса на пречупване на материала на плочата, като използвате формулата

n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2). (4.10)

7. Повторете всички горепосочени измервания 3 - 5 пъти, изчислете средната стойност на n, абсолютната и относителна грешка rn и rn/n.

Определяне на коефициента на пречупване на течности с помощта на рефрактометър

Уредите, които се използват за определяне на показателите на пречупване, се наричат ​​рефрактометри.

Общ изглед и оптична схема на RL рефрактометъра са показани на фиг. 4.10 и 4.11.

Измерването на коефициента на пречупване на течности с помощта на RL рефрактометър се основава на явлението пречупване на светлината, преминала през границата между две среди с различни коефициенти на пречупване.

Светлинен лъч (фиг.

4.11) от източник 1 (лампа с нажежаема жичка или дифузна дневна светлина) с помощта на огледало 2 се насочва през прозорец в корпуса на инструмента към двойна призма, състояща се от призми 3 и 4, които са направени от стъкло с индекс на пречупване от 1.540.

Повърхност AA на горната осветителна призма 3 (фиг.

4.12, а) е матова и служи за осветяване на течността с разсеяна светлина, нанесена в тънък слой в междината между призмите 3 и 4. Светлината, разсеяна от матовата повърхност 3, преминава през плоскопаралелен слой на изследваната течност и пада върху диагоналната повърхност на експлозива на долната призма 4 под разн
ъгли i вариращи от нула до 90°.

За да се избегне явлението пълно вътрешно отражениесветлина върху експлозивната повърхност, индексът на пречупване на изследваната течност трябва да бъде по-малък от индекса на пречупване на стъклото на призма 4, т.е.

по-малко от 1540.

Светлинен лъч с ъгъл на падане 90° се нарича плъзгащ се лъч.

Плъзгащият се лъч, пречупен на границата течност-стъкло, ще премине в призма 4 при ограничаващия ъгъл на пречупване rи т.н< 90о.

Пречупването на плъзгащ се лъч в точка D (виж Фигура 4.12, а) се подчинява на закона

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

или nzh = nstsinrpr, (4.12)

тъй като sinipr = 1.

На повърхността BC на призма 4 светлинните лъчи се пречупват и след това

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a, (4.14)

където a е пречупващият лъч на призмата 4.

Решавайки заедно системата от уравнения (4.12), (4.13), (4.14), можем да получим формула, която свързва индекса на пречупване nzh на изследваната течност с граничния ъгъл на пречупване r'pr на лъча, който излиза от призма 4:

Ако на пътя на лъчите, излизащи от призмата 4, се постави зрителна тръба, тогава Долна частзрителното му поле ще бъде осветено, докато горното ще бъде тъмно. Границата между светлите и тъмните полета се образува от лъчи с граничен ъгъл на пречупване r¢pr. В тази система няма лъчи с ъгъл на пречупване, по-малък от r¢pr (фиг.

Стойността на r¢pr, следователно, и позицията на границата на chiaroscuro зависят само от индекса на пречупване nzh на изследваната течност, тъй като nst и a са постоянни стойности в това устройство.

Познавайки nst, a и r¢pr, е възможно да се изчисли nzh по формула (4.15). На практика формулата (4.15) се използва за калибриране на скалата на рефрактометъра.

По скала 9 (вж

ориз. 4.11), стойностите на индекса на пречупване за ld = 5893 Å са нанесени отляво. Пред окуляра 10 - 11 има табелка 8 с маркировка (--).

Чрез преместване на окуляра заедно с пластина 8 по скалата е възможно да се постигне изравняване на маркировката с разделителната линия между тъмното и светлото зрително поле.

Разделянето на градуираната скала 9, съвпадащо с маркировката, дава стойността на индекса на пречупване nzh на изследваната течност. Обектив 6 и окуляр 10-11 образуват телескоп.

Ротационната призма 7 променя хода на лъча, насочвайки го в окуляра.

Поради дисперсията на стъклото и изследваната течност, вместо ясна разделителна линия между тъмни и светли полета, при наблюдение в бяла светлина се получава преливаща се ивица. За да се елиминира този ефект, компенсаторът на дисперсията 5 е монтиран пред лещата на телескопа. Основната част на компенсатора е призма, която е слепена от три призми и може да се върти спрямо оста на телескопа.

Ъглите на пречупване на призмата и техния материал са избрани така, че жълтата светлина с дължина на вълната ld = 5893 Å преминава през тях без пречупване. Ако на пътя на цветните лъчи се монтира компенсаторна призма, така че нейната дисперсия да е равна по величина, но противоположна по знак на дисперсията на измервателната призма и течността, тогава общата дисперсия ще бъде равна на нула. В този случай лъчът от светлинни лъчи ще се събере в бял лъч, чиято посока съвпада с посоката на ограничаващия жълт лъч.

По този начин, когато компенсаторната призма се върти, цветът на цветния нюанс се елиминира. Заедно с призмата 5 дисперсионният крайник 12 се върти спрямо неподвижния показалец (виж фиг. 4.10). Ъгълът на въртене Z на крайника позволява да се прецени стойността на средната дисперсия на изследваната течност.

Скалата на циферблата трябва да е градуирана. Графикът е приложен към инсталацията.

Работен ред

1. Повдигнете призмата 3, поставете 2-3 капки от тестовата течност върху повърхността на призмата 4 и спуснете призмата 3 (виж Фиг. 4.10).

3. Използвайки окулярно насочване, постигнете рязко изображение на скалата и интерфейса между зрителните полета.

4. Завъртайки дръжката 12 на компенсатора 5, унищожете цветното оцветяване на интерфейса между зрителните полета.

Придвижвайки окуляра по скалата, подравнете знака (—-) с границата на тъмните и светлите полета и запишете стойността на индекса на течността.

6. Проучете предложения набор от течности и оценете грешката на измерване.

7. След всяко измерване избършете повърхността на призмите с филтърна хартия, напоена с дестилирана вода.

тестови въпроси

Опция 1

Определете абсолютния и относителен индекс на пречупване на среда.

2. Начертайте пътя на лъчите през интерфейса на две среди (n2> n1 и n2< n1).

3. Получете връзка, която свързва индекса на пречупване n с дебелината d и видимата дебелина d¢ на плочата.

4. Задача.Граничният ъгъл на пълно вътрешно отражение за дадено вещество е 30°.

Намерете индекса на пречупване на това вещество.

Отговор: n=2.

Вариант 2

1. Какво представлява явлението пълно вътрешно отражение?

2. Опишете устройството и принципа на работа на рефрактометъра RL-2.

3. Обяснете ролята на компенсатора в рефрактометъра.

4. Задача. Електрическа крушка се спуска от центъра на кръгъл сал на дълбочина 10 m. Намерете минималния радиус на сала, докато нито един лъч от електрическата крушка не трябва да достига повърхността.

Отговор: R = 11,3 m.

ИНДЕКС НА ПРЕКРЪПЛЕНИЕ, или КОЕФИЦИЕНТ НА ​​ПРЕКРЪПЛЕНИЕ, е абстрактно число, характеризиращо силата на пречупване на прозрачна среда. Коефициентът на пречупване се обозначава с латинската буква π и се определя като съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване на лъч, влизащ от празно пространство в дадена прозрачна среда:

n = sin α/sin β = const или като съотношението на скоростта на светлината в празно пространство към скоростта на светлината в дадена прозрачна среда: n = c/νλ от празното пространство към дадената прозрачна среда.

Коефициентът на пречупване се счита за мярка за оптичната плътност на средата

Определеният по този начин показател на пречупване се нарича абсолютен показател на пречупване, за разлика от относителния показател на пречупване.

д. показва колко пъти се забавя скоростта на разпространение на светлината, когато нейният индекс на пречупване преминава, което се определя от съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване, когато лъчът преминава от среда от един плътност към среда с друга плътност. Относителният показател на пречупване е равен на отношението на абсолютните показатели на пречупване: n = n2/n1, където n1 и n2 са абсолютните показатели на пречупване на първата и втората среда.

Абсолютният индекс на пречупване на всички тела - твърди, течни и газообразни - е по-голям от единица и варира от 1 до 2, като само в редки случаи надвишава стойността 2.

Коефициентът на пречупване зависи както от свойствата на средата, така и от дължината на вълната на светлината и нараства с намаляване на дължината на вълната.

Следователно на буквата p се присвоява индекс, който показва към коя дължина на вълната се отнася индикаторът.

ИНДЕКС НА ПРЕКРЪПЛЕНИЕ

Например за стъкло TF-1 коефициентът на пречупване в червената част на спектъра е nC=1.64210, а във виолетовата част nG’=1.67298.

Показатели на пречупване на някои прозрачни тела

Въздух - 1.000292

Вода - 1,334

Етер - 1,358

Етилов алкохол - 1.363

Глицерин - 1, 473

Органично стъкло (плексиглас) - 1, 49

Бензол - 1,503

(Крон стъкло - 1.5163

Ела (канадска), балсам 1.54

Тежко коронно стъкло - 1, 61 26

Кремено стъкло - 1.6164

Въглероден дисулфид - 1,629

Стъклен тежък кремък - 1, 64 75

Монобромнафталин - 1,66

Стъклото е най-тежкият кремък - 1,92

Диамант - 2.42

Разликата в индекса на пречупване за различните части на спектъра е причина за хроматизма, т.е.

разлагане на бялата светлина при преминаването й през пречупващи части – лещи, призми и др.

Лаборатория #41

Определяне на коефициента на пречупване на течности с помощта на рефрактометър

Целта на работата: определяне на коефициента на пречупване на течности чрез метода на пълно вътрешно отражение с помощта на рефрактометър IRF-454B; изследване на зависимостта на коефициента на пречупване на разтвора от неговата концентрация.

Описание на инсталацията

Когато немонохроматичната светлина се пречупи, тя се разлага на композитни цветовев спектъра.

Това явление се дължи на зависимостта на коефициента на пречупване на дадено вещество от честотата (дължината на вълната) на светлината и се нарича светлинна дисперсия.

Обичайно е да се характеризира силата на пречупване на среда чрез индекса на пречупване при дължина на вълната λ \u003d 589,3 nm (средна стойност на дължините на вълните на две близки жълти линии в спектъра на натриевите пари).

60. Какви методи за определяне на концентрацията на веществата в разтвора се използват в атомно-абсорбционния анализ?

Този индекс на пречупване се обозначава нд.

Мярката за дисперсия е средната дисперсия, дефинирана като разликата ( нЕ-н° С), където нЕе индексът на пречупване на вещество при дължина на вълната λ = 486,1 nm (синя линия във водородния спектър), н° Се индексът на пречупване на веществото λ - 656,3 nm (червена линия в спектъра на водорода).

Пречупването на веществото се характеризира със стойността на относителната дисперсия:
Наръчниците обикновено дават реципрочната стойност на относителната дисперсия, т.е.

д.
,където е коефициентът на дисперсия или числото на Абе.

Апаратът за определяне на индекса на пречупване на течности се състои от рефрактометър IRF-454Bс границите на измерване на индикатора; пречупване ндв диапазона от 1,2 до 1,7; тестова течност, кърпички за избърсване на повърхностите на призми.

Рефрактометър IRF-454Bе тестов уред, предназначен за директно измерване на индекса на пречупване на течности, както и за определяне на средната дисперсия на течности в лаборатория.

Принципът на работа на устройството IRF-454Bвъз основа на явлението пълно вътрешно отражение на светлината.

Принципната схема на устройството е показана на фиг. един.

Изследваната течност се поставя между двете стени на призма 1 и 2. Призма 2 с добре полирано лице ABсе измерва, а призма 1 има матово лице НО1 AT1 - осветление. Лъчите от светлинен източник падат върху ръба НО1 ОТ1 , пречупват се, падат върху матова повърхност НО1 AT1 и разпръснати от тази повърхност.

След това преминават през слоя на изследваната течност и падат на повърхността. ABпризма 2.

Според закона за пречупването
, където
и са ъглите на пречупване на лъчите съответно в течността и призмата.

Тъй като ъгълът на падане се увеличава
ъгъл на пречупване също нараства и достига максималната си стойност
, кога
, T.

д. когато лъч в течност се плъзга по повърхност AB. Следователно,
. По този начин лъчите, излизащи от призмата 2, са ограничени до определен ъгъл
.

Лъчите, идващи от течността в призмата 2 под големи ъгли, претърпяват пълно вътрешно отражение на интерфейса ABи не минават през призма.

Разглежданото устройство се използва за изследване на течности, индекс на пречупване което е по-малко от индекса на пречупване призма 2, следователно лъчите от всички посоки, пречупени на границата на течността и стъклото, ще влязат в призмата.

Очевидно частта от призмата, съответстваща на непреминаващите лъчи, ще бъде затъмнена. В телескоп 4, разположен по пътя на лъчите, излизащи от призмата, може да се наблюдава разделянето на зрителното поле на светла и тъмна част.

Чрез завъртане на системата от призми 1-2 границата между светлите и тъмните полета се съчетава с кръста на резбите на окуляра на телескопа. Системата от призми 1-2 е свързана със скала, която е калибрирана по стойности на индекса на пречупване.

Скалата се намира в долната част на зрителното поле на тръбата и, когато участъкът на зрителното поле се комбинира с кръста на нишките, дава съответната стойност на индекса на пречупване на течността .

Поради дисперсията интерфейсът на зрителното поле в бяла светлина ще бъде оцветен. За премахване на оцветяването, както и за определяне на средната дисперсия на тестваното вещество се използва компенсатор 3, състоящ се от две системи от залепени призми за директно виждане (призми на Amici).

Призмите могат да се въртят едновременно в различни посоки с помощта на прецизно ротационно механично устройство, като по този начин се променя присъщата дисперсия на компенсатора и се елиминира оцветяването на зрителното поле, наблюдавано през оптичната система 4. Към компенсатора е свързан барабан със скала , чрез който се определя параметърът на дисперсията, което позволява да се изчисли средна дисперсиявещества.

Работен ред

Регулирайте устройството така, че светлината от източника (лампа с нажежаема жичка) да навлиза в осветителната призма и да осветява равномерно зрителното поле.

2. Отворете измервателната призма.

Нанесете няколко капки вода върху повърхността й със стъклена пръчка и внимателно затворете призмата. Празнината между призмите трябва да бъде равномерно запълнена с тънък слой вода (обърнете специално внимание на това).

С помощта на винта на устройството със скала елиминирайте оцветяването на зрителното поле и получете рязка граница между светлина и сянка. Подравнете го с помощта на друг винт с референтния кръст на окуляра на устройството. Определете индекса на пречупване на водата по скалата на окуляра с точност до хилядна.

Сравнете получените резултати с референтни данни за водата. Ако разликата между измерения и табличния индекс на пречупване не надвишава ± 0,001, тогава измерването е извършено правилно.

Упражнение 1

1. Пригответе разтвор на готварска сол ( NaCl) с концентрация, близка до границата на разтворимост (например C = 200 g/l).

Измерете индекса на пречупване на получения разтвор.

3. Чрез разреждане на разтвора с цяло число пъти се получава зависимостта на индикатора; пречупване от концентрацията на разтвора и попълнете таблицата. един.

маса 1

Упражнение.Как да получите само чрез разреждане концентрацията на разтвора, равна на 3/4 от максималната (първоначалната)?

Начертайте графика на зависимостта n=n(C). По-нататъшната обработка на експерименталните данни трябва да се извърши според указанията на учителя.

Обработка на експериментални данни

а) Графичен метод

От графиката определете наклона AT, които при условията на експеримента ще характеризират разтвореното вещество и разтворителя.

2. Определете концентрацията на разтвора с помощта на графиката NaClдадено от лаборанта.

б) Аналитичен метод

Метод най-малки квадратиизчисли НО, ATи Сб.

Според намерените стойности НОи ATопределяне на средната стойност
концентрация на разтвора NaClдадено от лаборанта

тестови въпроси

дисперсия на светлината. Каква е разликата нормална дисперсияот аномално?

2. Какво представлява явлението пълно вътрешно отражение?

3. Защо е невъзможно да се измери индексът на пречупване на течност, по-голям от индекса на пречупване на призма, като се използва тази настройка?

4. Защо лицето на призмата НО1 AT1 направи мат?

Деградация, индекс

Психологическа енциклопедия

Начин за оценка на степента на умствена деградация! функции, измерени чрез теста на Wexler-Bellevue. Индексът се основава на наблюдението, че нивото на развитие на някои способности, измерени от теста, намалява с възрастта, докато други не.

Индекс

Психологическа енциклопедия

- указател, регистър на имена, титли и др. В психологията - цифров индикатор за количествено определяне, характеристика на явленията.

От какво зависи коефициентът на пречупване на дадено вещество?

Индекс

Психологическа енциклопедия

1. Повечето общо значение: всичко, използвано за маркиране, идентифициране или насочване; указания, надписи, знаци или символи. 2. Формула или число, често изразено като фактор, показващо някаква връзка между стойности или измервания, или между...

Общителност, индекс

Психологическа енциклопедия

Характеристика, която изразява общителността на човек. Социограмата, например, дава, наред с други измервания, оценка на общителността на различни членове на група.

Избор, индекс

Психологическа енциклопедия

Формула за оценка на силата на определен тест или тестов елемент при разграничаването на индивидите един от друг.

Надеждност, индекс

Психологическа енциклопедия

Статистика, която осигурява оценка на корелацията между действителните стойности, получени от теста, и теоретично правилните стойности.

Този индекс се дава като стойността на r, където r е изчисленият коефициент на безопасност.

Ефективност на прогнозирането, индекс

Психологическа енциклопедия

Мярка за степента, до която знанието за една променлива може да се използва за правене на прогнози за друга променлива, като се има предвид, че корелацията на тези променливи е известна. Обикновено в символна форма това се изразява като E, индексът е представен като 1 - ((...

Думи, индекс

Психологическа енциклопедия

Общ термин за всяка систематична честота на срещане на думи в писмен и/или говорим език.

Често такива индекси са ограничени до специфични лингвистични области, например учебници за първи клас, взаимодействие родител-дете. Въпреки това, оценките са известни ...

Структури на тялото, индекс

Психологическа енциклопедия

Измерване на тялото, предложено от Eysenck въз основа на съотношението на височината към гръдната обиколка.

Тези, чиито резултати бяха в „нормалния“ диапазон, се наричаха мезоморфи стандартно отклонениеили над средното - лептоморфи и в рамките на стандартното отклонение или ...

КЪМ ЛЕКЦИЯ №24

"ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ"

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Литература:

1. В.Д. Пономарев "Аналитична химия" 1983 246-251

2. А.А. Ishchenko "Аналитична химия" 2004 стр. 181-184

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Рефрактометрията е една от най-простите физични методианализ с минимално количество аналит и се извършва за много кратко време.

Рефрактометрия- метод, базиран на явлението рефракция или пречупване, т.е.

промяна в посоката на разпространение на светлината при преминаване от една среда в друга.

Пречупването, както и поглъщането на светлината, е следствие от нейното взаимодействие със средата.

Думата рефрактометрия означава измерение пречупване на светлината, което се оценява по стойността на индекса на пречупване.

Стойност на индекса на пречупване нЗависи

1) върху състава на веществата и системите,

2) от при каква концентрация и какви молекули среща светлинният лъч по пътя си, защото

Под действието на светлината молекулите на различните вещества се поляризират по различен начин. Именно на тази зависимост се основава рефрактометричният метод.

Този метод има редица предимства, в резултат на което е намерил широко приложение както в химичните изследвания, така и в контрола на технологичните процеси.

1) Измерването на показателите на пречупване е много прост процес, който се извършва точно и с минимална инвестиция на време и количество вещество.

2) Обикновено рефрактометрите осигуряват до 10% точност при определяне на индекса на пречупване на светлината и съдържанието на аналита

Методът на рефрактометрията се използва за контрол на автентичността и чистотата, за идентифициране на отделни вещества, за определяне на структурата на органични и неорганични съединения при изследване на разтвори.

Рефрактометрията се използва за определяне на състава на двукомпонентни разтвори и за тройни системи.

Физическа основа на метода

ИНДИКАТОР НА ПРЕРЕФРАКЦИЯ.

Отклонението на светлинния лъч от първоначалната му посока при преминаване от една среда в друга е по-голямо от повече разликав скоростите на разпространение на светлината на две

тези среди.

Помислете за пречупването на светлинен лъч на границата на всеки две прозрачни среди I и II (вижте фиг.

Ориз.). Нека се съгласим, че среда II има по-голяма пречупваща сила и следователно, n1и n2- показва пречупването на съответните среди. Ако средата I не е нито вакуум, нито въздух, тогава съотношението sin на ъгъла на падане на светлинния лъч към sin на ъгъла на пречупване ще даде стойността на относителния индекс на пречупване n rel. Стойността на n rel.

Какъв е индексът на пречупване на стъклото? И кога е необходимо да се знае?

може също да се определи като съотношението на индексите на пречупване на разглежданата среда.

nrel. = —— = —

Стойността на коефициента на пречупване зависи от

1) естеството на веществата

Естеството на веществото в този случай се определя от степента на деформируемост на неговите молекули под действието на светлината - степента на поляризуемост.

Колкото по-интензивна е поляризуемостта, толкова по-силно е пречупването на светлината.

2)дължина на вълната на падаща светлина

Измерването на индекса на пречупване се извършва при дължина на светлинната вълна 589,3 nm (линия D на натриевия спектър).

Зависимостта на показателя на пречупване от дължината на вълната на светлината се нарича дисперсия.

как по-малка дължинавълни, толкова по-голямо е пречупването. Следователно лъчите с различна дължина на вълната се пречупват по различен начин.

3)температура при което се извършва измерването. Предпоставкаопределяне на индекса на пречупване е спазването на температурния режим. Обикновено определянето се извършва при 20±0.30C.

С повишаване на температурата индексът на пречупване намалява, а с понижаване на температурата се увеличава..

Температурната корекция се изчислява по следната формула:

nt=n20+ (20-t) 0,0002, където

nt-чао индекс на пречупване при дадена температура,

n20 - показател на пречупване при 200С

Влиянието на температурата върху стойностите на индексите на пречупване на газове и течности е свързано със стойностите на техните коефициенти на обемно разширение.

Обемът на всички газове и течности се увеличава при нагряване, плътността намалява и следователно индикаторът намалява

Индексът на пречупване, измерен при 200C и дължина на светлинната вълна от 589,3 nm, е показан от индекса nD20

Зависимостта на коефициента на пречупване на хомогенна двукомпонентна система от нейното състояние се установява експериментално чрез определяне на коефициента на пречупване за редица стандартни системи (например разтвори), съдържанието на компонентите в които е известно.

4) концентрацията на вещество в разтвор.

За много водни разтвори на вещества показателите на пречупване при различни концентрации и температури са надеждно измерени и в тези случаи могат да се използват референтни данни. рефрактометрични таблици.

Практиката показва, че когато съдържанието на разтвореното вещество не надвишава 10-20%, заедно с графичен методв много случаи можете да използвате линейно уравнениеТип:

n=не+FC,

н-индекс на пречупване на разтвора,

нее индексът на пречупване на чистия разтворител,

° С— концентрация на разтвореното вещество, %

Е-емпиричен коефициент, чиято стойност се намира

чрез определяне на показателите на пречупване на разтвори с известна концентрация.

РЕФРАКТОМЕТРИ.

Рефрактометрите са устройства, използвани за измерване на индекса на пречупване.

Има 2 вида от тези инструменти: рефрактометър тип Abbe и тип Pulfrich. Както в тези, така и в други, измерванията се основават на определяне на големината на граничния ъгъл на пречупване. В практиката се използват рефрактометри различни системи: лаборатория-РЛ, универсална РЛУ и др.

Коефициентът на пречупване на дестилирана вода n0 = 1,33299, на практика този показател се приема като референтен като n0 =1,333.

Принципът на работа на рефрактометрите се основава на определянето на индекса на пречупване чрез метода на ограничаващия ъгъл (ъгъл пълно отражениеСвета).

Ръчен рефрактометър

Рефрактометър Abbe

Области на приложение на рефрактометрията.

Устройството и принципът на работа на рефрактометъра IRF-22.

Концепцията за индекса на пречупване.

Планирайте

Рефрактометрия. Характеристика и същност на метода.

За да идентифицирате вещества и да проверите тяхната чистота, използвайте

рефрактор.

Индекс на пречупване на вещество- стойност, равна на отношението на фазовите скорости на светлината (електромагнитни вълни) във вакуум и видимата среда.

Коефициентът на пречупване зависи от свойствата на веществото и дължината на вълната

електромагнитно излъчване. Съотношението на синуса на ъгъла на падане спрямо

нормалата, начертана към равнината на пречупване (α) на лъча към синуса на ъгъла на пречупване

пречупване (β) по време на прехода на лъча от среда А към среда В се нарича относителен индекс на пречупване за тази двойка среди.

Стойността n е относителният индекс на пречупване на средата B според

по отношение на среда А, и

Относителният показател на пречупване на средата А по отношение на

Коефициентът на пречупване на лъч, падащ върху среда от безвъздушно

пространството се нарича неговият абсолютен показател на пречупване или

просто индексът на пречупване на дадена среда (Таблица 1).

Таблица 1 - Показатели на пречупване на различни среди

Течностите имат коефициент на пречупване в диапазона 1,2-1,9. Твърди

вещества 1.3-4.0. Някои минерали не го правят точна стойностшоу-

за пречупване. Стойността му е в определена "вилица" и определя

поради наличието на примеси в кристалната структура, което определя цвета

кристал.

Идентифицирането на минерала по "цвят" е трудно. И така, минералът корунд съществува под формата на рубин, сапфир, левкосапфир, различни по

индекс на пречупване и цвят. Червените корунди се наричат ​​рубини

(примеси на хром), безцветно синьо, светло синьо, розово, жълто, зелено,

виолетово - сапфири (примеси от кобалт, титан и др.). Светъл цвят

ните сапфири или безцветният корунд се наричат ​​левкосапфир (широко

използва се в оптиката като светлинен филтър). Индексът на пречупване на тези кристали

stall се намира в диапазона 1.757-1.778 и е основата за идентифициране

Фигура 3.1 - Рубин Фигура 3.2 - Сапфирено синьо

Органичните и неорганичните течности също имат характерни стойности на индекса на пречупване, които ги характеризират като химически

ните съединения и качеството на техния синтез (таблица 2):

Таблица 2 - Показатели на пречупване на някои течности при 20 °C

4.2. Рефрактометрия: понятие, принцип.

Метод за изследване на вещества, основан на определянето на индикатора

(коефициент) на пречупване (рефракция) се нарича рефрактометрия (от

лат. refractus - пречупен и гръцки. metreo - измервам). Рефрактометрия

(рефрактометричен метод) се използва за идентифициране на хим

съединения, количествени и структурен анализ, определения на физич

химични параметри на веществата. Приложен принцип на рефрактометрия

в рефрактомери на Abbe, илюстрирани на фигура 1.

Фигура 1 - Принципът на рефрактометрията

Блокът с призми Abbe се състои от две правоъгълни призми: осветителна

тяло и мерна, сгъната от хипотенузни лица. осветител-

призмата има грапава (матова) повърхност на хипотенузата и е предназначена

чена за осветяване на течна проба, поставена между призмите.

Разсеяната светлина преминава през плоскопаралелен слой на изследваната течност и, пречупвайки се в течността, попада върху измервателната призма. Измервателната призма е изработена от оптично плътно стъкло (тежък кремък) и има индекс на пречупване по-голям от 1,7. Поради тази причина рефрактометърът Abbe измерва n стойности по-малки от 1,7. Увеличаване на обхвата на измерване на индекса на пречупване може да се постигне само чрез смяна на измервателната призма.

Тестовата проба се излива върху лицето на хипотенузата на измервателната призма и се притиска към осветителната призма. В този случай между призмите, в които се намира пробата, остава празнина от 0,1-0,2 mm и през

която преминава чрез пречупване на светлината. За измерване на индекса на пречупване

използвайте явлението пълно вътрешно отражение. Състои се в

следващия.

Ако лъчи 1, 2, 3 попаднат на интерфейса между две среди, тогава в зависимост от

ъгълът на падане при наблюдението им в пречупваща среда ще бъде

наблюдава се наличието на преход на зони с различна осветеност. Свързано е

с падане на част от светлината върху границата на пречупване под ъгъл от прибл.

kim до 90° по отношение на нормалата (лъч 3). (Фигура 2).

Фигура 2 - Изображение на пречупени лъчи

Тази част от лъчите не се отразява и следователно образува по-лек обект.

пречупване. Лъчите с по-малки ъгли изпитват и отразяват

и пречупване. Поради това се образува зона с по-малко осветление. В обем

граничната линия на пълно вътрешно отражение се вижда на лещата, позицията

което зависи от пречупвателните свойства на пробата.

Елиминирането на явлението дисперсия (оцветяване на интерфейса между две области на осветеност в цветовете на дъгата поради използването на сложна бяла светлина в рефрактометрите на Abbe) се постига чрез използване на две призми на Amici в компенсатора, които са монтирани в телескоп. В същото време в обектива се проектира мащаб (Фигура 3). За анализ са достатъчни 0,05 ml течност.

Фигура 3 - Изглед през окуляра на рефрактометъра. (Правилният мащаб отразява

концентрация на измерения компонент в ppm)

В допълнение към анализа на еднокомпонентни проби, има широко анализирани

двукомпонентни системи (водни разтвори, разтвори на вещества, в които

или разтворител). В идеалните двукомпонентни системи (формиращи-

без промяна на обема и поляризуемостта на компонентите), е показана зависимостта

коефициентът на пречупване на състава е близък до линейния, ако съставът е изразен чрез

обемни фракции (проценти)

където: n, n1, n2 - показатели на пречупване на сместа и компонентите,

V1 и V2 са обемните части на компонентите (V1 + V2 = 1).

Ефектът на температурата върху индекса на пречупване се определя от две

фактори: промяна в броя на течните частици на единица обем и

зависимостта на поляризуемостта на молекулите от температурата. Вторият фактор стана

става значим само при много големи температурни промени.

Температурният коефициент на индекса на пречупване е пропорционален на температурния коефициент на плътността. Тъй като всички течности се разширяват при нагряване, техните индекси на пречупване намаляват с повишаване на температурата. Температурният коефициент зависи от температурата на течността, но в малки температурни интервали може да се счита за постоянен. Поради тази причина повечето рефрактометри нямат температурен контрол, но някои конструкции го осигуряват

контрол на температурата на водата.

Линейна екстраполация на индекса на пречупване с температурни промени е приемлива за малки температурни разлики (10 - 20°C).

Точното определяне на индекса на пречупване в широк температурен диапазон се извършва съгласно емпирични формули от вида:

nt=n0+at+bt2+...

За рефрактометрия на разтвор в широк диапазон на концентрация

използвайте таблици или емпирични формули. Зависимост на дисплея -

индекс на пречупване на водни разтвори на определени вещества върху концентрацията

е близка до линейната и дава възможност да се определят концентрациите на тези вещества в

вода в широк диапазон от концентрации (Фигура 4), използвайки пречупване

томометри.

Фигура 4 - Индекс на пречупване на някои водни разтвори

Обикновено n течни и твърди тела се определят с рефрактометри с точност

до 0,0001. Най-често срещаните са рефрактометрите на Abbe (Фигура 5) с призмени блокове и дисперсионни компенсатори, които позволяват да се определи nD в "бяла" светлина върху скала или цифров индикатор.

Фигура 5 - Рефрактометър на Abbe (IRF-454; IRF-22)

Урок 25/III-1 Разпространение на светлината в различни среди. Пречупване на светлината на границата между две среди.

Учене на нов материал.

Досега разглеждахме разпространението на светлината в една среда, както обикновено - във въздуха. Светлината може да се разпространява в различни среди: да се премества от една среда в друга; в точките на падане лъчите не само се отразяват от повърхността, но и частично преминават през нея. Такива преходи предизвикват много красиви и интересни явления.

Промяната в посоката на разпространение на светлината, преминаваща през границата на две среди, се нарича пречупване на светлината.

Част от светлинния лъч, падащ върху интерфейса между две прозрачни среди, се отразява, а част отива в друга среда. В този случай посоката на светлинния лъч, преминал в друга среда, се променя. Затова явлението се нарича пречупване, а лъчът - пречупен.

1 - падащ лъч

2 - отразен лъч

3 – пречупен лъч α β

OO 1 - границата между две среди

MN - перпендикуляр O O 1

Ъгълът, образуван от лъча и перпендикуляра към границата между две среди, спуснат до точката на падане на лъча, се нарича ъгъл на пречупване γ (гама).

Светлината във вакуум се движи със скорост 300 000 km/s. Във всяка среда скоростта на светлината винаги е по-малка, отколкото във вакуум. Следователно, когато светлината преминава от една среда в друга, нейната скорост намалява и това е причината за пречупването на светлината. Колкото по-ниска е скоростта на разпространение на светлината в дадена среда, толкова по-голяма е оптичната плътност на тази среда. Например, въздухът има по-висока оптична плътност от вакуума, тъй като скоростта на светлината във въздуха е малко по-малка от тази във вакуум. Оптичната плътност на водата е по-голяма от оптичната плътност на въздуха, тъй като скоростта на светлината във въздуха е по-голяма от тази във водата.

Колкото повече се различават оптичните плътности на две среди, толкова повече светлина се пречупва на тяхната повърхност. Колкото повече се променя скоростта на светлината на границата между две среди, толкова повече се пречупва.

За всяко прозрачно вещество има такова важно физическа характеристика, като индекс на пречупване на светлината н.Той показва колко пъти скоростта на светлината в дадено вещество е по-малка от тази във вакуум.

Индекс на пречупване

вещество		вещество		вещество
		каменна сол		Терпентин
		Кедрово масло		Етанол
Глицерол		Плексиглас		Стъкло (светло)
		въглероден дисулфид

Съотношението между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване зависи от оптичната плътност на всяка среда. Ако лъч светлина преминава от среда с по-ниска оптична плътност към среда с по-висока оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване ще бъде по-малък от ъгъла на падане. Ако лъч светлина преминава от среда с по-висока оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване ще бъде по-малък от ъгъла на падане. Ако лъч светлина преминава от среда с по-висока оптична плътност към среда с по-ниска оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане.

Тоест, ако n 1 γ; ако n 1 >n 2 , тогава α<γ.

Закон за пречупване на светлината :

Падащият лъч, пречупеният лъч и перпендикулярът към границата между две среди в точката на падане на лъча лежат в една и съща равнина.

Съотношенията на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване се определят по формулата.

където е синусът на ъгъла на падане, е синусът на ъгъла на пречупване.

Стойността на синусите и тангенсите за ъгли 0 - 900

степени			степени			степени

Законът за пречупване на светлината е формулиран за първи път от холандския астроном и математик В. Снелиус около 1626 г., професор в университета в Лайден (1613 г.).

За 16 век оптиката е ултрамодерна наука.От стъклена топка, пълна с вода, която се използва като леща, възниква лупа. И от него са изобретили шпионка и микроскоп. По това време Холандия се нуждаеше от телескопи, за да види брега и да избяга от враговете си своевременно. Именно оптиката осигури успеха и надеждността на навигацията. Затова в Холандия много учени се интересуваха от оптика. Холандецът Скел Ван Ройен (Снелиус) наблюдава как тънък лъч светлина се отразява в огледало. Той измерва ъгъла на падане и ъгъла на отражение и установява, че ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане. Той също така притежава законите за отразяване на светлината. Той изведе закона за пречупване на светлината.

Разгледайте закона за пречупване на светлината.

В него - относителният показател на пречупване на втората среда спрямо първата, в случай че втората има висока оптична плътност. Ако светлината се пречупва и преминава през среда с по-ниска оптична плътност, тогава α< γ, тогда

Ако първата среда е вакуум, тогава n 1 =1 тогава .

Този индекс се нарича абсолютен индекс на пречупване на втората среда:

където е скоростта на светлината във вакуум, скоростта на светлината в дадена среда.

Следствие от пречупването на светлината в земната атмосфера е фактът, че виждаме Слънцето и звездите малко над действителното им положение. Пречупването на светлината може да обясни появата на миражи, дъги ... явлението пречупване на светлината е в основата на принципа на действие на цифрови оптични устройства: микроскоп, телескоп, фотоапарат.