यह लेख प्रकाशिकी की ऐसी अवधारणा के सार को अपवर्तक सूचकांक के रूप में प्रकट करता है। इस मान को प्राप्त करने के सूत्र दिए गए हैं संक्षिप्त समीक्षाविद्युत चुम्बकीय तरंग के अपवर्तन की घटना का अनुप्रयोग।

देखने की क्षमता और अपवर्तनांक

सभ्यता के भोर में, लोगों ने सवाल पूछा: आँख कैसे देखती है? यह सुझाव दिया गया है कि एक व्यक्ति ऐसी किरणों का उत्सर्जन करता है जो आसपास की वस्तुओं को महसूस करती हैं, या, इसके विपरीत, सभी चीजें ऐसी किरणों का उत्सर्जन करती हैं। इस प्रश्न का उत्तर सत्रहवीं शताब्दी में दिया गया था। यह प्रकाशिकी में निहित है और अपवर्तनांक से संबंधित है। विभिन्न अपारदर्शी सतहों से परावर्तन और पारदर्शी लोगों के साथ सीमा पर अपवर्तन, प्रकाश व्यक्ति को देखने का अवसर देता है।

प्रकाश और अपवर्तक सूचकांक

हमारा ग्रह सूर्य के प्रकाश में डूबा हुआ है। और यह ठीक फोटॉन की तरंग प्रकृति के साथ है कि पूर्ण अपवर्तक सूचकांक जैसी अवधारणा जुड़ी हुई है। वैक्यूम में प्रचार करते समय, एक फोटॉन को कोई बाधा नहीं आती है। ग्रह पर, प्रकाश कई अलग-अलग सघन माध्यमों का सामना करता है: वातावरण (गैसों का मिश्रण), पानी, क्रिस्टल। विद्युतचुंबकीय तरंग होने के कारण, प्रकाश के फोटॉनों का निर्वात में एक प्रावस्था वेग होता है सी), और पर्यावरण में - दूसरा (निरूपित .) वी) पहले और दूसरे के अनुपात को निरपेक्ष अपवर्तनांक कहते हैं। सूत्र इस तरह दिखता है: n = c / v।

चरण गति

यह विद्युत चुम्बकीय माध्यम के चरण वेग की परिभाषा देने योग्य है। अन्यथा समझें कि अपवर्तनांक क्या है एन, यह निषिद्ध है। प्रकाश का एक फोटॉन एक तरंग है। तो, इसे ऊर्जा के एक पैकेट के रूप में दर्शाया जा सकता है जो दोलन करता है (एक साइनसॉइड के एक खंड की कल्पना करें)। चरण - यह साइनसॉइड का वह खंड है जो एक निश्चित समय में तरंग से गुजरता है (याद रखें कि अपवर्तक सूचकांक जैसी मात्रा को समझने के लिए यह महत्वपूर्ण है)।

उदाहरण के लिए, एक चरण अधिकतम साइनसॉइड या इसके ढलान का कुछ खंड हो सकता है। एक तरंग का चरण वेग वह गति है जिस पर वह विशेष चरण चलता है। जैसा कि अपवर्तक सूचकांक की परिभाषा बताती है, एक निर्वात और एक माध्यम के लिए, ये मान भिन्न होते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक पर्यावरण का इस मात्रा का अपना मूल्य होता है। कोई भी पारदर्शी यौगिक, चाहे उसका संघटन कुछ भी हो, उसका अपवर्तनांक अन्य सभी पदार्थों से भिन्न होता है।

निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक

यह पहले ही ऊपर दिखाया जा चुका है कि निरपेक्ष मान को निर्वात के सापेक्ष मापा जाता है। हालांकि, यह हमारे ग्रह पर मुश्किल है: प्रकाश अधिक बार हवा और पानी या क्वार्ट्ज और स्पिनल की सीमा से टकराता है। इनमें से प्रत्येक मीडिया के लिए, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, अपवर्तनांक अलग है। हवा में, प्रकाश का एक फोटॉन एक दिशा के साथ यात्रा करता है और एक चरण वेग (v 1) होता है, लेकिन जब यह पानी में प्रवेश करता है, तो यह प्रसार और चरण वेग (v 2) की दिशा बदल देता है। हालाँकि, ये दोनों दिशाएँ एक ही तल में स्थित हैं। यह समझने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है कि आंख के रेटिना पर या कैमरे के मैट्रिक्स पर आसपास की दुनिया की छवि कैसे बनती है। दो निरपेक्ष मानों का अनुपात देता है सापेक्ष संकेतकअपवर्तन। सूत्र इस तरह दिखता है: n 12 \u003d v 1 / v 2।

लेकिन क्या होगा अगर प्रकाश, इसके विपरीत, पानी से बाहर आता है और हवा में प्रवेश करता है? तब यह मान सूत्र n 21 = v 2 / v 1 द्वारा निर्धारित किया जाएगा। सापेक्ष अपवर्तक सूचकांकों को गुणा करते समय, हमें n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1 मिलता है। यह अनुपात मीडिया के किसी भी जोड़े के लिए सही है। सापेक्ष अपवर्तनांक आपतन कोणों और अपवर्तन n 12 = sin 1 / sin Ɵ 2 की ज्याओं से प्राप्त किया जा सकता है। यह मत भूलो कि कोणों को सामान्य से सतह तक गिना जाता है। एक सामान्य एक रेखा है जो सतह के लंबवत होती है। अर्थात्, यदि समस्या को एक कोण दिया जाता है α सतह के सापेक्ष गिरने पर, (90 - α) की ज्या पर विचार किया जाना चाहिए।

अपवर्तनांक की सुंदरता और उसके अनुप्रयोग

शांत धूप वाले दिन, झील के तल पर चकाचौंध खेलती है। गहरे नीले रंग की बर्फ चट्टान को ढक लेती है। एक महिला के हाथ में एक हीरा हजारों चिंगारी बिखेरता है। ये घटनाएँ इस तथ्य का परिणाम हैं कि पारदर्शी मीडिया की सभी सीमाओं का एक सापेक्ष अपवर्तनांक होता है। सौंदर्य सुख के अलावा, इस घटना का उपयोग व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है।

यहाँ कुछ उदाहरण हैं:

• एक कांच का लेंस बीम को इकट्ठा करता है सूरज की रोशनीऔर घास में आग लगा देता है।
• लेजर बीम रोगग्रस्त अंग पर ध्यान केंद्रित करता है और अनावश्यक ऊतक को काट देता है।
• सूरज की रोशनी एक प्राचीन सना हुआ ग्लास खिड़की पर अपवर्तित होती है, जिससे एक विशेष वातावरण बनता है।
• माइक्रोस्कोप बहुत छोटे विवरण को बढ़ाता है
• स्पेक्ट्रोफोटोमीटर लेंस अध्ययन के तहत पदार्थ की सतह से परावर्तित लेजर प्रकाश एकत्र करते हैं। इस प्रकार, संरचना, और फिर नई सामग्रियों के गुणों को समझना संभव है।
• एक फोटोनिक कंप्यूटर के लिए भी एक परियोजना है, जहां सूचना इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं, जैसा कि अभी है, बल्कि फोटॉन द्वारा प्रेषित की जाएगी। ऐसे उपकरण के लिए निश्चित रूप से अपवर्तक तत्वों की आवश्यकता होगी।

वेवलेंथ

हालाँकि, सूर्य हमें न केवल दृश्यमान स्पेक्ट्रम में फोटॉन की आपूर्ति करता है। इन्फ्रारेड, अल्ट्रावॉयलेट, एक्स-रे रेंज को मानव दृष्टि से नहीं देखा जाता है, लेकिन वे हमारे जीवन को प्रभावित करते हैं। आईआर किरणें हमें गर्म रखती हैं, यूवी फोटॉन ऊपरी वायुमंडल को आयनित करते हैं और पौधों को प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऑक्सीजन का उत्पादन करने में सक्षम बनाते हैं।

और अपवर्तनांक किसके बराबर होता है यह न केवल उन पदार्थों पर निर्भर करता है जिनके बीच सीमा होती है, बल्कि आपतित विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर भी निर्भर करता है। यह आमतौर पर संदर्भ से स्पष्ट होता है कि किस मूल्य का उल्लेख किया जा रहा है। यानी अगर किताब एक्स-रे और किसी व्यक्ति पर उसके प्रभाव पर विचार करती है, तो एनवहां इसे इस सीमा के लिए परिभाषित किया गया है। लेकिन आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दृश्य स्पेक्ट्रम का मतलब होता है, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट न हो।

अपवर्तक सूचकांक और प्रतिबिंब

जैसा कि ऊपर से स्पष्ट हुआ, हम पारदर्शी वातावरण की बात कर रहे हैं। उदाहरण के तौर पर, हमने हवा, पानी, हीरा का हवाला दिया। लेकिन लकड़ी, ग्रेनाइट, प्लास्टिक का क्या? क्या उनके लिए अपवर्तक सूचकांक जैसी कोई चीज है? उत्तर जटिल है, लेकिन सामान्य तौर पर हाँ।

सबसे पहले, हमें विचार करना चाहिए कि हम किस प्रकार के प्रकाश से निपट रहे हैं। वे मीडिया जो दृश्यमान फोटोन के लिए अपारदर्शी हैं, उन्हें एक्स-रे या गामा विकिरण द्वारा काट दिया जाता है। यही है, अगर हम सभी सुपरमैन होते, तो हमारे चारों ओर की पूरी दुनिया हमारे लिए पारदर्शी होती, लेकिन अलग-अलग डिग्री तक। उदाहरण के लिए, कंक्रीट से बनी दीवारें जेली से अधिक घनी नहीं होंगी, और धातु की फिटिंग सघन फल के टुकड़ों की तरह दिखेगी।

अन्य प्राथमिक कणों, म्यूऑन के लिए, हमारा ग्रह आम तौर पर पारदर्शी है। एक समय में, वैज्ञानिकों ने अपने अस्तित्व के तथ्य को साबित करने के लिए बहुत सारी मुसीबतें लाईं। मून्स हमें हर सेकेंड में लाखों में छेदते हैं, लेकिन एक कण के पदार्थ से टकराने की संभावना बहुत कम है, और इसे ठीक करना बहुत मुश्किल है। वैसे, बाइकाल जल्द ही म्यून्स को "पकड़ने" का स्थान बन जाएगा। इसका गहरा और साफ पानी इसके लिए आदर्श है - खासकर सर्दियों में। मुख्य बात यह है कि सेंसर फ्रीज नहीं होते हैं। इस प्रकार, कंक्रीट का अपवर्तनांक, उदाहरण के लिए, एक्स-रे फोटॉन के लिए समझ में आता है। इसके अलावा, किसी पदार्थ का एक्स-रे विकिरण क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए सबसे सटीक और महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है।

यह भी याद रखने योग्य है कि, गणितीय अर्थ में, पदार्थ जो एक निश्चित सीमा के लिए अपारदर्शी होते हैं, उनका एक काल्पनिक अपवर्तनांक होता है। अंत में, किसी को यह समझना चाहिए कि किसी पदार्थ का तापमान उसकी पारदर्शिता को भी प्रभावित कर सकता है।

प्रकाश के अपवर्तन का नियम। अपवर्तन के निरपेक्ष और सापेक्ष सूचकांक (गुणांक)। कुल आंतरिक प्रतिबिंब

प्रकाश के अपवर्तन का नियम 17 वीं शताब्दी में अनुभवजन्य रूप से स्थापित किया गया था। जब प्रकाश एक पारदर्शी माध्यम से दूसरे पारदर्शी माध्यम में जाता है, तो प्रकाश की दिशा बदल सकती है। विभिन्न माध्यमों की सीमा पर प्रकाश की दिशा बदलने को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं। अपवर्तन की सर्वज्ञता एक वस्तु के आकार में एक स्पष्ट परिवर्तन है। (उदाहरण: एक गिलास पानी में एक चम्मच)। प्रकाश के अपवर्तन का नियम: दो माध्यमों की सीमा पर, अपवर्तित किरण आपतन और रूपों के तल में स्थित होती है, घटना के बिंदु पर बहाल किए गए इंटरफ़ेस के सामान्य के साथ, अपवर्तन का कोण ऐसा होता है कि: = n 1- गिरावट, 2 प्रतिबिंब, एन-अपवर्तक सूचकांक (एफ। स्नेलियस) - सापेक्ष संकेतकवायुहीन स्थान से किसी माध्यम पर आपतित किरण पुंज का अपवर्तनांक कहलाता है निरपेक्ष संकेतकअपवर्तन।आपतन कोण जिस पर अपवर्तित किरण वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम में संक्रमण के बिना दो मीडिया के बीच इंटरफेस के साथ स्लाइड करना शुरू करती है - कुल आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण। कुल आंतरिक प्रतिबिंब- आंतरिक परावर्तन, बशर्ते कि आपतन कोण एक निश्चित क्रांतिक कोण से अधिक हो। इस मामले में, घटना की लहर पूरी तरह से परिलक्षित होती है, और प्रतिबिंब गुणांक का मूल्य पॉलिश सतहों के लिए अपने उच्चतम मूल्यों से अधिक होता है। पूर्ण आंतरिक परावर्तन के लिए परावर्तन गुणांक तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है। प्रकाशिकी में, यह घटना एक्स-रे रेंज सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के व्यापक स्पेक्ट्रम के लिए देखी जाती है। ज्यामितीय प्रकाशिकी में, घटना को स्नेल के नियम के संदर्भ में समझाया गया है। यह देखते हुए कि अपवर्तन कोण 90° से अधिक नहीं हो सकता है, हम इसे आपतन कोण पर प्राप्त करते हैं जिसकी ज्या छोटे अपवर्तनांक के अनुपात से अधिक होती है। उच्च गुणांक, विद्युत चुम्बकीय तरंग पहले माध्यम में पूरी तरह से परावर्तित होनी चाहिए। उदाहरण: कई प्राकृतिक क्रिस्टल, और विशेष रूप से कीमती और अर्ध-कीमती पत्थरों की चमकदार चमक को पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब द्वारा समझाया गया है, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल में प्रवेश करने वाली प्रत्येक किरण बड़ी संख्या में काफी उज्ज्वल किरणें बनाती है जो बाहर आती हैं, जैसे रंगीन फैलाव का परिणाम।

पाठ 25/III-1 विभिन्न माध्यमों में प्रकाश का प्रसार। दो माध्यमों के बीच अंतरापृष्ठ पर प्रकाश का अपवर्तन।

नई सामग्री सीखना।

अब तक, हमने हमेशा की तरह, एक माध्यम में प्रकाश के प्रसार पर विचार किया है - हवा में। प्रकाश विभिन्न माध्यमों में फैल सकता है: एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाना; आपतन बिंदुओं पर, किरणें न केवल सतह से परावर्तित होती हैं, बल्कि आंशिक रूप से इसके माध्यम से भी गुजरती हैं। इस तरह के संक्रमण कई खूबसूरत और दिलचस्प घटनाओं का कारण बनते हैं।

दो माध्यमों की सीमा से गुजरने वाले प्रकाश के संचरण की दिशा में परिवर्तन को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं।

दो पारदर्शी मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश किरण की घटना का हिस्सा परिलक्षित होता है, और हिस्सा दूसरे माध्यम में चला जाता है। इस मामले में, प्रकाश किरण की दिशा, जो दूसरे माध्यम में चली गई है, बदल जाती है। इसलिए, घटना को अपवर्तन कहा जाता है, और बीम को अपवर्तित कहा जाता है।

1 - घटना बीम

2 - परावर्तित किरण

3 - अपवर्तित किरण α β

OO 1 - दो मीडिया के बीच की सीमा

एमएन - लंबवत ओ ओ 1

बीम द्वारा गठित कोण और दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत, बीम के आपतन बिंदु तक कम किया जाता है, अपवर्तन कोण कहलाता है (गामा)।

निर्वात में प्रकाश 300,000 किमी/सेकंड की गति से यात्रा करता है। किसी भी माध्यम में प्रकाश की गति हमेशा निर्वात की तुलना में कम होती है। इसलिए जब प्रकाश एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाता है तो उसकी गति कम हो जाती है और यही प्रकाश के अपवर्तन का कारण होता है। किसी माध्यम में प्रकाश के संचरण की गति जितनी कम होगी, इस माध्यम का प्रकाशिक घनत्व उतना ही अधिक होगा। उदाहरण के लिए, हवा में निर्वात की तुलना में अधिक ऑप्टिकल घनत्व होता है, क्योंकि हवा में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कुछ कम होती है। पानी का ऑप्टिकल घनत्व हवा के ऑप्टिकल घनत्व से अधिक होता है, क्योंकि हवा में प्रकाश की गति पानी की तुलना में अधिक होती है।

दो माध्यमों के प्रकाशिक घनत्व में जितना अधिक अंतर होता है, उतना ही अधिक प्रकाश उनके इंटरफेस पर अपवर्तित होता है। दो मीडिया के बीच इंटरफेस में प्रकाश की गति जितनी अधिक होती है, उतना ही यह अपवर्तित होता है।

हर पारदर्शी पदार्थ के लिए इतना महत्वपूर्ण है शारीरिक विशेषता, प्रकाश के अपवर्तनांक के रूप में एन।यह दर्शाता है कि किसी दिए गए पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कितनी गुना कम है।

अपवर्तक सूचकांक

आपतन कोण और अपवर्तन कोण के बीच का अनुपात प्रत्येक माध्यम के प्रकाशिक घनत्व पर निर्भर करता है। यदि प्रकाश की किरण कम प्रकाशिक घनत्व वाले माध्यम से उच्च प्रकाशिक घनत्व वाले माध्यम में जाती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से छोटा होगा। यदि प्रकाश की किरण उच्च प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम से गुजरती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से छोटा होगा। यदि प्रकाश की किरण उच्च प्रकाशीय घनत्व वाले माध्यम से कम प्रकाशिक घनत्व वाले माध्यम में जाती है, तो अपवर्तन कोण आपतन कोण से अधिक होता है।

अर्थात्, यदि n 1 ; यदि n 1 >n 2 , तो α<γ.

प्रकाश के अपवर्तन का नियम :

आपतित बीम, अपवर्तित बीम और बीम के आपतन बिंदु पर दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत एक ही तल में स्थित होते हैं।

आपतन कोण और अपवर्तन कोण का अनुपात सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है।

आपतन कोण की ज्या कहाँ है, अपवर्तन कोण की ज्या है।

कोणों के लिए ज्या और स्पर्शरेखा का मान 0 - 900

प्रकाश के अपवर्तन का नियम सबसे पहले डच खगोलशास्त्री और गणितज्ञ डब्ल्यू स्नेलियस द्वारा 1626 के आसपास तैयार किया गया था, जो लीडेन विश्वविद्यालय (1613) में एक प्रोफेसर थे।

16वीं शताब्दी के लिए, प्रकाशिकी एक अति-आधुनिक विज्ञान था। पानी से भरी एक कांच की गेंद से, जिसे लेंस के रूप में इस्तेमाल किया जाता था, एक आवर्धक कांच का उदय हुआ। और इससे उन्होंने एक स्पाईग्लास और एक माइक्रोस्कोप का आविष्कार किया। उस समय, नीदरलैंड को तट को देखने और दुश्मनों से समय पर बचने के लिए दूरबीनों की आवश्यकता थी। यह प्रकाशिकी था जिसने नेविगेशन की सफलता और विश्वसनीयता सुनिश्चित की। इसलिए, नीदरलैंड में, बहुत से वैज्ञानिक प्रकाशिकी में रुचि रखते थे। डचमैन स्केल वैन रॉयन (स्नेलियस) ने देखा कि कैसे एक दर्पण में प्रकाश की एक पतली किरण परिलक्षित होती है। उन्होंने आपतन कोण और परावर्तन कोण को मापा और पाया कि परावर्तन कोण आपतन कोण के बराबर है। वह प्रकाश के परावर्तन के नियमों का भी मालिक है। उन्होंने प्रकाश के अपवर्तन के नियम का प्रतिपादन किया।

प्रकाश के अपवर्तन के नियम पर विचार करें।

इसमें - पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक, उस स्थिति में जब दूसरे में उच्च ऑप्टिकल घनत्व होता है। यदि प्रकाश अपवर्तित हो जाता है और कम ऑप्टिकल घनत्व वाले माध्यम से गुजरता है, तो α< γ, тогда

यदि पहला माध्यम निर्वात है, तो n 1 =1 फिर ।

इस सूचकांक को दूसरे माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है:

निर्वात में प्रकाश की गति कहाँ है, किसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति कहाँ है।

पृथ्वी के वायुमंडल में प्रकाश के अपवर्तन का एक परिणाम यह है कि हम सूर्य और तारों को उनकी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर देखते हैं। प्रकाश का अपवर्तन मृगतृष्णा, इंद्रधनुष की घटना की व्याख्या कर सकता है ... प्रकाश अपवर्तन की घटना संख्यात्मक ऑप्टिकल उपकरणों के संचालन के सिद्धांत का आधार है: एक माइक्रोस्कोप, एक दूरबीन, एक कैमरा।

प्रयोगशाला कार्य

प्रकाश अपवर्तन। एक तरल के अपवर्तनांक का मापन

एक रेफ्रेक्टोमीटर के साथ

उद्देश्य: प्रकाश अपवर्तन की घटना के बारे में विचारों को गहरा करना; तरल मीडिया के अपवर्तनांक को मापने के तरीकों का अध्ययन; एक रेफ्रेक्टोमीटर के साथ संचालन के सिद्धांत का अध्ययन।

उपकरण: उपकरणों के ऑप्टिकल भागों को पोंछने के लिए रेफ्रेक्टोमीटर, खारा समाधान, पिपेट, मुलायम कपड़ा।

लिखित

प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियम। अपवर्तक सूचकांक।

मीडिया के बीच इंटरफेस में, प्रकाश अपने प्रसार की दिशा बदलता है। प्रकाश ऊर्जा का कुछ भाग प्रथम माध्यम में लौटता है, अर्थात्। प्रकाश परिलक्षित होता है। यदि दूसरा माध्यम पारदर्शी है, तो प्रकाश का हिस्सा, कुछ शर्तों के तहत, मीडिया के बीच इंटरफेस से गुजरता है, एक नियम के रूप में, प्रसार की दिशा बदलता है। इस घटना को प्रकाश का अपवर्तन कहते हैं। (चित्र एक)।

चावल। 1. दो माध्यमों के बीच समतल अंतरापृष्ठ पर प्रकाश का परावर्तन और अपवर्तन।

दो पारदर्शी माध्यमों के बीच एक समतल इंटरफेस के माध्यम से प्रकाश के पारित होने के दौरान परावर्तित और अपवर्तित किरणों की दिशा प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है।

प्रकाश के परावर्तन का नियम।परावर्तित किरण आपतित किरण के समान तल में होती है और सामान्य आपतन बिंदु पर इंटरफ़ेस तल पर पुनर्स्थापित होती है। घटना का कोण परावर्तन कोण के बराबर
.

प्रकाश के अपवर्तन का नियम।अपवर्तित बीम घटना बीम के समान विमान में होता है और सामान्य घटना के बिंदु पर इंटरफ़ेस विमान में बहाल होता है। आपतन कोण की ज्या का अनुपात α अपवर्तन कोण की ज्या तक β इन दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान होता है, जिसे पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है:

सापेक्ष अपवर्तनांक दो मीडिया पहले माध्यम v 1 में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है और दूसरे माध्यम में प्रकाश की गति v 2:

यदि प्रकाश निर्वात से माध्यम में जाता है, तो निर्वात के सापेक्ष माध्यम का अपवर्तनांक इस माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहलाता है और निर्वात में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर होता है। साथकिसी दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति के लिए v:

निरपेक्ष अपवर्तनांक हमेशा एक से अधिक होते हैं; हवा के लिए एनएक इकाई के रूप में लिया।

दो मीडिया के आपेक्षिक अपवर्तनांक को उनके निरपेक्ष सूचकांकों के रूप में व्यक्त किया जा सकता है एन 1 तथा एन 2 :

एक तरल के अपवर्तनांक का निर्धारण

तरल पदार्थों के अपवर्तक सूचकांक के त्वरित और सुविधाजनक निर्धारण के लिए, विशेष ऑप्टिकल उपकरण हैं - रेफ्रेक्टोमीटर, जिनमें से मुख्य भाग दो प्रिज्म हैं (चित्र 2): सहायक आदि। एकऔर मापना पूर्व 2.परीक्षण तरल को प्रिज्म के बीच की खाई में डाला जाता है।

संकेतकों को मापते समय, दो विधियों का उपयोग किया जा सकता है: चराई बीम विधि (पारदर्शी तरल पदार्थ के लिए) और कुल आंतरिक प्रतिबिंब विधि (अंधेरे, बादल और रंगीन समाधान के लिए)। इस काम में, उनमें से पहले का उपयोग किया जाता है।

चराई बीम विधि में, बाहरी स्रोत से प्रकाश चेहरे से होकर गुजरता है अबप्रिज्म पूर्व 1,इसकी मैट सतह पर फैलता है एसीऔर फिर जांच की गई तरल की परत के माध्यम से प्रिज्म में प्रवेश करती है पूर्व 2.मैट सतह सभी दिशाओं से किरणों का स्रोत बन जाती है, इसलिए इसे चेहरे के माध्यम से देखा जा सकता है इएफ प्रिज्म पूर्व 2.हालांकि, रेखा एसीके माध्यम से देखा जा सकता है इएफकेवल कुछ सीमित न्यूनतम कोण से अधिक कोण पर मैं. इस कोण का मान विशिष्ट रूप से प्रिज्म के बीच स्थित द्रव के अपवर्तनांक से संबंधित है, जो कि रेफ्रेक्टोमीटर डिजाइन का मुख्य विचार होगा।

एक चेहरे के माध्यम से प्रकाश के पारित होने पर विचार करें एफईकम मापने वाला प्रिज्म पूर्व 2.जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 2, प्रकाश के अपवर्तन के नियम को दुगुना लागू करने पर, हम दो संबंध प्राप्त कर सकते हैं:

(1)

(2)

समीकरणों के इस निकाय को हल करने पर इस निष्कर्ष पर पहुँचना आसान होता है कि द्रव का अपवर्तनांक

(3)

चार मात्राओं पर निर्भर करता है: क्यू, आर, आर 1 तथा मैं. हालांकि, ये सभी स्वतंत्र नहीं हैं। उदाहरण के लिए,

आर+ एस= आर , (4)

कहाँ पे आर - प्रिज्म का अपवर्तनांक पूर्व 2. इसके अलावा, कोण सेट करके क्यूअधिकतम मान 90° है, समीकरण (1) से हमें प्राप्त होता है:

(5)

लेकिन कोण का अधिकतम मान आर , जैसा कि आकृति से देखा जा सकता है। 2 और संबंध (3) और (4), कोणों के न्यूनतम मूल्यों के अनुरूप हैं मैं तथा आर 1 , वे। मैं मिनट तथा आर मिनट .

इस प्रकार, "ग्लाइडिंग" किरणों के मामले में तरल का अपवर्तनांक केवल कोण से संबंधित होता है मैं. इस मामले में, कोण का न्यूनतम मान होता है मैं, जब किनारे एसीअभी भी देखा जाता है, यानी देखने के क्षेत्र में, यह दर्पण सफेद प्रतीत होता है। छोटे व्यूइंग एंगल के लिए, किनारा दिखाई नहीं देता है, और देखने के क्षेत्र में यह स्थान काला दिखाई देता है। चूंकि उपकरण की दूरबीन अपेक्षाकृत विस्तृत कोणीय क्षेत्र को पकड़ती है, प्रकाश और काले क्षेत्रों को एक साथ देखने के क्षेत्र में देखा जाता है, जिसके बीच की सीमा न्यूनतम अवलोकन कोण से मेल खाती है और स्पष्ट रूप से तरल के अपवर्तक सूचकांक से संबंधित होती है। अंतिम गणना सूत्र का उपयोग करना:

(इसका निष्कर्ष छोड़ा गया है) और ज्ञात अपवर्तक सूचकांक वाले कई तरल पदार्थ, डिवाइस को कैलिब्रेट करना संभव है, यानी, तरल पदार्थ और कोणों के अपवर्तक सूचकांकों के बीच एक-से-एक पत्राचार स्थापित करना संभव है। मैं मिनट . उपरोक्त सभी सूत्र किसी एक तरंगदैर्घ्य की किरणों के लिए व्युत्पन्न हैं।

प्रिज्म के फैलाव को ध्यान में रखते हुए, विभिन्न तरंग दैर्ध्य का प्रकाश अपवर्तित हो जाएगा। इस प्रकार, जब प्रिज्म सफेद रोशनी से प्रकाशित होता है, तो इंटरफेस धुंधला हो जाएगा और फैलाव के कारण अलग-अलग रंगों में रंगीन हो जाएगा। इसलिए, प्रत्येक रेफ्रेक्टोमीटर में एक कम्पेसाटर होता है जो आपको फैलाव के परिणाम को समाप्त करने की अनुमति देता है। इसमें एक या दो प्रत्यक्ष दृष्टि प्रिज्म शामिल हो सकते हैं - एमीसी प्रिज्म। प्रत्येक एमीसी प्रिज्म में तीन ग्लास प्रिज्म होते हैं जिनमें अलग-अलग अपवर्तनांक और अलग-अलग फैलाव होते हैं, उदाहरण के लिए, बाहरी प्रिज्म क्राउन ग्लास से बने होते हैं, और मध्य प्रिज्म फ्लिंट ग्लास (क्राउन ग्लास और फ्लिंट ग्लास ग्लास के प्रकार होते हैं) से बना होता है। एक विशेष उपकरण की मदद से कम्पेसाटर प्रिज्म को घुमाकर, इंटरफ़ेस की एक तेज, रंगहीन छवि प्राप्त की जाती है, जिसकी स्थिति पीली सोडियम लाइन के लिए अपवर्तक सूचकांक मान से मेल खाती है। λ \u003d 5893 (प्रिज्म को डिज़ाइन किया गया है ताकि 5893 की तरंग दैर्ध्य वाली किरणें उनमें विचलन का अनुभव न करें)।

कम्पेसाटर से गुजरने वाली किरणें टेलिस्कोप के उद्देश्य में प्रवेश करती हैं, फिर रिवर्सिंग प्रिज्म से टेलिस्कोप के ऐपिस से होते हुए ऑब्जर्वर की आंख में जाती हैं। किरणों का योजनाबद्ध पाठ्यक्रम अंजीर में दिखाया गया है। 3.

रिफ्रैक्ट्रोमीटर स्केल को अपवर्तक सूचकांक और पानी में सुक्रोज घोल की सांद्रता के संदर्भ में कैलिब्रेट किया जाता है और यह ऐपिस के फोकल प्लेन में स्थित होता है।

प्रायोगिक भाग

कार्य 1. रेफ्रेक्टोमीटर की जाँच करना।

रेफ्रेक्टोमीटर के सहायक प्रिज्म पर एक दर्पण के साथ प्रकाश को इंगित करें। सहायक प्रिज्म को ऊपर उठाकर, मापने वाले प्रिज्म पर आसुत जल की कुछ बूंदों को पिपेट करें। द्वितीयक प्रिज्म को कम करके, देखने के क्षेत्र की सबसे अच्छी रोशनी प्राप्त करें और ऐपिस सेट करें ताकि क्रॉसहेयर और अपवर्तक सूचकांक पैमाने को स्पष्ट रूप से देखा जा सके। मापने वाले प्रिज्म के कैमरे को घुमाते हुए, दृश्य के क्षेत्र में प्रकाश और छाया की सीमा प्राप्त करें। कम्पेसाटर हेड को घुमाकर, प्रकाश और छाया की सीमा के रंग को खत्म करने को प्राप्त करें। प्रकाश और छाया की सीमा को क्रॉसहेयर बिंदु के साथ संरेखित करें और पानी के अपवर्तनांक को मापें एन वाद . यदि रेफ्रेक्टोमीटर काम कर रहा है, तो आसुत जल के लिए मान होना चाहिए एन 0 = 1.333, यदि रीडिंग इस मान से भिन्न हैं, तो आपको सुधार निर्धारित करने की आवश्यकता है n= एन वाद - 1.333, जिसे बाद में रेफ्रेक्टोमीटर के साथ आगे के काम में ध्यान में रखा जाना चाहिए। तालिका 1 में सुधार करें।

तालिका एक।

कार्य 2. एक तरल के अपवर्तनांक का निर्धारण।

ज्ञात सांद्रता के समाधान के अपवर्तक सूचकांकों को निर्धारित करें, सुधार को ध्यान में रखते हुए।

तालिका 2।

प्राप्त परिणामों के अनुसार सांद्रता पर सोडियम क्लोराइड विलयनों के अपवर्तनांक की निर्भरता को आलेखित करें। C पर n की निर्भरता के बारे में निष्कर्ष निकालें; एक रेफ्रेक्टोमीटर पर माप की सटीकता के बारे में निष्कर्ष निकालना।

अज्ञात सांद्रता का नमक का घोल लें से एक्स , इसका अपवर्तनांक ज्ञात कीजिए और ग्राफ से विलयन की सांद्रता ज्ञात कीजिए।

कार्यस्थल को साफ करें, एक नम साफ कपड़े से रेफ्रेक्टोमीटर के प्रिज्म को ध्यान से पोंछें।

परीक्षण प्रश्न

प्रकाश का परावर्तन और अपवर्तन।

माध्यम के निरपेक्ष और सापेक्ष अपवर्तनांक।

रेफ्रेक्टोमीटर के संचालन का सिद्धांत। स्लाइडिंग बीम विधि।

प्रिज्म में किरणों का योजनाबद्ध क्रम। कम्पेसाटर प्रिज्म की आवश्यकता क्यों है?

प्रकाश का प्रसार, परावर्तन और अपवर्तन

प्रकाश की प्रकृति विद्युत चुम्बकीय है। इसका एक प्रमाण निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों और प्रकाश के वेगों का संयोग है।

सजातीय माध्यम में प्रकाश एक सीधी रेखा में फैलता है। इस कथन को प्रकाश के सरल रेखीय प्रसार का नियम कहा जाता है। इस नियम का एक प्रायोगिक प्रमाण प्रकाश के बिंदु स्रोतों द्वारा दी गई तीक्ष्ण छाया है।

प्रकाश के संचरण की दिशा को दर्शाने वाली ज्यामितीय रेखा को प्रकाश पुंज कहते हैं। एक समदैशिक माध्यम में, प्रकाश किरणें तरंग के सामने की ओर लंबवत निर्देशित होती हैं।

एक ही चरण में दोलन करने वाले माध्यम के बिंदुओं के स्थान को तरंग सतह कहा जाता है, और उन बिंदुओं का समूह जहां तक ​​दोलन एक निश्चित समय पर पहुंच गया है, तरंग मोर्चा कहलाता है। वेव फ्रंट के प्रकार के आधार पर, समतल और गोलाकार तरंगों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

प्रकाश प्रसार की प्रक्रिया की व्याख्या करने के लिए, डच भौतिक विज्ञानी एच. ह्यूजेंस द्वारा प्रस्तावित अंतरिक्ष में तरंग मोर्चे की गति के बारे में तरंग सिद्धांत के सामान्य सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। हाइजेन्स सिद्धांत के अनुसार, माध्यम का प्रत्येक बिंदु, जिस तक प्रकाश की उत्तेजना पहुँचती है, गोलाकार माध्यमिक तरंगों का केंद्र होता है, जो प्रकाश की गति से भी फैलती है। इन द्वितीयक तरंगों के अग्रभाग की सतही लिफाफा उस समय में वास्तव में फैलने वाली तरंग के सामने की स्थिति देती है।

प्रकाश पुंजों और प्रकाश किरणों में अंतर करना आवश्यक है। प्रकाश पुंज प्रकाश तरंग का एक भाग होता है जो प्रकाश ऊर्जा को एक निश्चित दिशा में ले जाता है। इसका वर्णन करने वाले प्रकाश पुंज के साथ प्रकाश पुंज को प्रतिस्थापित करते समय, बाद वाले को काफी संकीर्ण अक्ष के साथ मेल खाना चाहिए, लेकिन एक परिमित चौड़ाई (क्रॉस सेक्शन के आयाम तरंग दैर्ध्य से बहुत बड़े होते हैं), प्रकाश किरण।

अपसारी, अभिसारी और अर्ध-समानांतर प्रकाश पुंज होते हैं। प्रकाश किरणों के बीम या केवल प्रकाश किरणों का उपयोग अक्सर किया जाता है, जिसका अर्थ है प्रकाश किरणों का एक समूह जो वास्तविक प्रकाश किरण का वर्णन करता है।

निर्वात में प्रकाश की गति c = 3 108 m/s एक सार्वभौमिक स्थिरांक है और आवृत्ति पर निर्भर नहीं करता है। पहली बार प्रकाश की गति को डेनिश वैज्ञानिक ओ. रोमर द्वारा खगोलीय विधि द्वारा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था। ए माइकलसन ने प्रकाश की गति को अधिक सटीक रूप से मापा।

पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात की तुलना में कम होती है। निर्वात में प्रकाश की गति और किसी माध्यम में उसकी गति के अनुपात को माध्यम का निरपेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है:

जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति है, v दिए गए माध्यम में प्रकाश की गति है। सभी पदार्थों के निरपेक्ष अपवर्तनांक एकता से बड़े होते हैं।

जब प्रकाश एक माध्यम में फैलता है, तो यह अवशोषित और बिखरा हुआ होता है, और मीडिया के बीच इंटरफेस में यह परावर्तित और अपवर्तित होता है।

प्रकाश के परावर्तन का नियम: आपतित बीम, परावर्तित किरण और दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत, बीम की घटना के बिंदु पर बहाल, एक ही विमान में झूठ; परावर्तन कोण g आपतन कोण a के बराबर है (चित्र 1)। यह नियम किसी भी प्रकृति की तरंगों के लिए परावर्तन के नियम से मेल खाता है और इसे ह्यूजेंस सिद्धांत के परिणामस्वरूप प्राप्त किया जा सकता है।

प्रकाश के अपवर्तन का नियम: आपतित बीम, अपवर्तित बीम और दो मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत, बीम की घटना के बिंदु पर बहाल, एक ही विमान में स्थित हैं; किसी दी गई प्रकाश आवृत्ति के लिए आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात एक स्थिर मान होता है, जिसे पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का आपेक्षिक अपवर्तनांक कहते हैं:

प्रकाश के अपवर्तन के प्रयोगात्मक रूप से स्थापित नियम को हाइजेन्स सिद्धांत के आधार पर समझाया गया है। तरंग अवधारणाओं के अनुसार, अपवर्तन एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान तरंग प्रसार की गति में परिवर्तन का परिणाम है, और सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक का भौतिक अर्थ पहले माध्यम v1 में तरंग प्रसार वेग का अनुपात है। दूसरे माध्यम में उनके प्रसार का वेग

निरपेक्ष अपवर्तनांक n1 और n2 वाले मीडिया के लिए, पहले के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक दूसरे माध्यम के निरपेक्ष अपवर्तनांक के अनुपात के बराबर होता है।

जिस माध्यम का अपवर्तनांक अधिक होता है उसे प्रकाशिक सघनता कहते हैं, इसमें प्रकाश के संचरण की गति कम होती है। यदि प्रकाश प्रकाशिक रूप से सघन माध्यम से वैकल्पिक रूप से कम सघन माध्यम में जाता है, तो आपतन कोण a0 पर अपवर्तन कोण p/2 के बराबर हो जाना चाहिए। इस स्थिति में अपवर्तित किरणपुंज की तीव्रता शून्य के बराबर हो जाती है। दो मीडिया के बीच इंटरफेस पर प्रकाश की घटना इससे पूरी तरह से परिलक्षित होती है।

आपतन कोण a0 जिस पर प्रकाश का पूर्ण आंतरिक परावर्तन होता है, पूर्ण आंतरिक परावर्तन का सीमित कोण कहलाता है। 0 के बराबर या उससे अधिक आपतन कोणों पर प्रकाश का पूर्ण परावर्तन होता है।

सीमित कोण का मान संबंध से ज्ञात होता है अगर n2 = 1 (वैक्यूम), तो

2 किसी पदार्थ का अपवर्तनांक निर्वात में और दिए गए माध्यम में प्रकाश के चरण वेगों (विद्युत चुम्बकीय तरंगों) के अनुपात के बराबर होता है। वे किसी अन्य तरंग के लिए अपवर्तनांक के बारे में भी बात करते हैं, उदाहरण के लिए, ध्वनि

अपवर्तक सूचकांक पदार्थ के गुणों और विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है, कुछ पदार्थों के लिए अपवर्तक सूचकांक काफी दृढ़ता से बदलता है जब विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति कम आवृत्तियों से ऑप्टिकल और उससे आगे में बदल जाती है, और कुछ में और भी तेजी से बदल सकती है। आवृत्ति पैमाने के क्षेत्र। डिफ़ॉल्ट आमतौर पर ऑप्टिकल रेंज या संदर्भ द्वारा निर्धारित सीमा होती है।

वैकल्पिक रूप से अनिसोट्रोपिक पदार्थ होते हैं जिनमें अपवर्तक सूचकांक प्रकाश की दिशा और ध्रुवीकरण पर निर्भर करता है। ऐसे पदार्थ काफी सामान्य हैं, विशेष रूप से, ये सभी क्रिस्टल हैं जिनमें क्रिस्टल जाली की पर्याप्त रूप से कम समरूपता है, साथ ही यांत्रिक विरूपण के अधीन पदार्थ भी हैं।

अपवर्तक सूचकांक को माध्यम के चुंबकीय और पारगम्यता के उत्पाद की जड़ के रूप में व्यक्त किया जा सकता है

(यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि ब्याज की आवृत्ति रेंज के लिए चुंबकीय पारगम्यता और पूर्ण पारगम्यता सूचकांक के मूल्य - उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल एक, इन मूल्यों के स्थिर मूल्य से बहुत भिन्न हो सकता है)।

अपवर्तनांक को मापने के लिए, मैनुअल और स्वचालित रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग किया जाता है। जलीय घोल में चीनी की सांद्रता निर्धारित करने के लिए रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करते समय, उपकरण को सैकरीमीटर कहा जाता है।

माध्यम A से मध्यम B में किरण के संक्रमण के दौरान किरण के आपतन कोण () की ज्या का अपवर्तन कोण () की ज्या के अनुपात को मीडिया की इस जोड़ी के लिए सापेक्ष अपवर्तनांक कहा जाता है।

मात्रा n माध्यम A के सापेक्ष माध्यम B का आपेक्षिक अपवर्तनांक है, a" = 1/n माध्यम B के सापेक्ष माध्यम A का आपेक्षिक अपवर्तनांक है।

यह मान, ceteris paribus, आमतौर पर एकता से कम होता है जब बीम सघन माध्यम से कम घने माध्यम में जाता है, और एकता से अधिक होता है जब किरण कम घने माध्यम से सघन माध्यम में जाती है (उदाहरण के लिए, गैस या निर्वात से तरल या ठोस में)। इस नियम के अपवाद हैं, और इसलिए यह एक माध्यम को वैकल्पिक रूप से दूसरे की तुलना में अधिक या कम घना कहने के लिए प्रथागत है (किसी माध्यम की अस्पष्टता के माप के रूप में ऑप्टिकल घनत्व के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए)।

वायुहीन स्थान से किसी माध्यम B की सतह पर गिरने वाली किरण किसी अन्य माध्यम A से उस पर गिरने की तुलना में अधिक मजबूती से अपवर्तित होती है; वायुहीन अंतरिक्ष से किसी माध्यम पर आपतित किरण का अपवर्तनांक उसका निरपेक्ष अपवर्तनांक या इस माध्यम का साधारण अपवर्तनांक कहलाता है, यह अपवर्तनांक है, जिसकी परिभाषा लेख के आरंभ में दी गई है। सामान्य परिस्थितियों में हवा सहित किसी भी गैस का अपवर्तनांक तरल या ठोस के अपवर्तनांक से बहुत कम होता है, इसलिए, लगभग (और अपेक्षाकृत अच्छी सटीकता के साथ) निरपेक्ष अपवर्तनांक को हवा के सापेक्ष अपवर्तक सूचकांक से आंका जा सकता है।

चावल। 3. हस्तक्षेप रेफ्रेक्टोमीटर के संचालन का सिद्धांत। प्रकाश की एक किरण को इस प्रकार विभाजित किया जाता है कि उसके दो भाग विभिन्न अपवर्तनांक वाले पदार्थों से भरे हुए l लंबाई के क्यूवेट्स से होकर गुजरें। सेल से बाहर निकलने पर, किरणें एक निश्चित पथ अंतर प्राप्त करती हैं और, एक साथ लाए जाने पर, स्क्रीन पर k ऑर्डर के साथ इंटरफेरेंस मैक्सिमा और मिनिमा की एक तस्वीर देती हैं (दाईं ओर योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है)। अपवर्तनांक में अंतर Dn=n2 –n1 =kl/2, जहां l प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है।

रेफ्रेक्टोमीटर वे उपकरण हैं जिनका उपयोग पदार्थों के अपवर्तनांक को मापने के लिए किया जाता है। एक रेफ्रेक्टोमीटर के संचालन का सिद्धांत पूर्ण परावर्तन की घटना पर आधारित है। यदि प्रकाश की एक बिखरी हुई किरण अपवर्तक सूचकांकों के साथ दो माध्यमों के इंटरफेस पर और अधिक वैकल्पिक रूप से घने माध्यम से गिरती है, तो एक निश्चित कोण से शुरू होने वाली किरणें दूसरे माध्यम में प्रवेश नहीं करती हैं, लेकिन इंटरफ़ेस से पूरी तरह से परावर्तित होती हैं पहला माध्यम। इस कोण को पूर्ण परावर्तन का सीमित कोण कहते हैं। चित्र 1 किरणों के व्यवहार को दर्शाता है जब वे इस सतह की एक निश्चित धारा में गिरती हैं। बीम एक सीमित कोण पर जाता है। अपवर्तन के नियम से, आप निर्धारित कर सकते हैं:, (क्योंकि)।

सीमित कोण दो माध्यमों के आपेक्षिक अपवर्तनांक पर निर्भर करता है। यदि सतह से परावर्तित किरणें एक अभिसारी लेंस की ओर निर्देशित होती हैं, तो लेंस के फोकल तल में कोई प्रकाश और आंशिक छाया की सीमा देख सकता है, और इस सीमा की स्थिति सीमित कोण के मूल्य पर निर्भर करती है, और, परिणामस्वरूप , अपवर्तक सूचकांक पर। किसी एक मीडिया के अपवर्तनांक में परिवर्तन से इंटरफ़ेस की स्थिति में परिवर्तन होता है। प्रकाश और छाया के बीच की सीमा अपवर्तक सूचकांक को निर्धारित करने में एक संकेतक के रूप में काम कर सकती है, जिसका उपयोग रेफ्रेक्टोमीटर में किया जाता है। अपवर्तनांक ज्ञात करने की इस विधि को कुल परावर्तन विधि कहते हैं।

कुल परावर्तन विधि के अलावा, रेफ्रेक्टोमीटर चराई बीम विधि का उपयोग करते हैं। इस विधि में, एक बिखरा हुआ प्रकाश पुंज सभी संभावित कोणों पर कम वैकल्पिक रूप से घने माध्यम से सीमा से टकराता है (चित्र 2)। सतह के साथ फिसलने वाला बीम (), से मेल खाता है - अपवर्तन का सीमित कोण (चित्र 2 में बीम)। यदि हम सतह पर अपवर्तित किरणों () के पथ में एक लेंस लगाते हैं, तो लेंस के फोकल तल में हमें प्रकाश और छाया के बीच एक तेज सीमा भी दिखाई देगी।

चावल। 2

चूंकि दोनों विधियों में सीमित कोण का मान निर्धारित करने वाली स्थितियां समान हैं, इंटरफ़ेस की स्थिति समान है। दोनों विधियां समान हैं, लेकिन कुल प्रतिबिंब विधि आपको अपारदर्शी पदार्थों के अपवर्तनांक को मापने की अनुमति देती है

त्रिकोणीय प्रिज्म में किरणों का पथ

चित्र 9 एक कांच के प्रिज्म के एक खंड को दिखाता है जिसके किनारे के किनारों पर एक विमान लंबवत है। प्रिज्म में किरण आधार की ओर विचलित हो जाती है, OA और 0B फलकों पर अपवर्तित हो जाती है। इन फलकों के बीच के कोण j को प्रिज्म का अपवर्तनांक कहते हैं। बीम का विक्षेपण कोण q प्रिज्म j के अपवर्तनांक, प्रिज्म सामग्री के अपवर्तनांक n और आपतन कोण a पर निर्भर करता है। इसकी गणना अपवर्तन के नियम (1.4) का उपयोग करके की जा सकती है।

रेफ्रेक्टोमीटर एक सफेद प्रकाश स्रोत का उपयोग करता है 3. परिक्षेपण के कारण जब प्रकाश प्रिज्म 1 और 2 से होकर गुजरता है तो प्रकाश और छाया के बीच की सीमा रंगीन हो जाती है। इससे बचने के लिए, टेलिस्कोप लेंस के सामने एक कम्पेसाटर 4 रखा गया है। इसमें दो समान प्रिज्म होते हैं, जिनमें से प्रत्येक को अलग-अलग अपवर्तनांक के साथ तीन प्रिज्मों से एक साथ चिपकाया जाता है। प्रिज्म का चयन किया जाता है ताकि तरंग दैर्ध्य के साथ एक मोनोक्रोमैटिक बीम = 589.3 µm. (पीली सोडियम लाइन की तरंग दैर्ध्य) विक्षेपण कम्पेसाटर को पारित करने के बाद परीक्षण नहीं किया गया था। अन्य तरंग दैर्ध्य वाली किरणें प्रिज्म द्वारा अलग-अलग दिशाओं में विक्षेपित होती हैं। कम्पेसाटर प्रिज्म को एक विशेष हैंडल की मदद से घुमाने से प्रकाश और अंधेरे के बीच की सीमा यथासंभव स्पष्ट हो जाती है।

प्रकाश की किरणें, प्रतिपूरक से गुजरने के बाद, दूरबीन के लेंस 6 में गिरती हैं। प्रकाश-छाया इंटरफ़ेस की छवि को टेलीस्कोप के ऐपिस 7 के माध्यम से देखा जाता है। उसी समय, स्केल 8 को ऐपिस के माध्यम से देखा जाता है। चूंकि अपवर्तन के सीमित कोण और कुल प्रतिबिंब के सीमित कोण तरल के अपवर्तक सूचकांक पर निर्भर करते हैं, इस अपवर्तक सूचकांक के मूल्यों को तुरंत पर प्लॉट किया जाता है रेफ्रेक्टोमीटर का पैमाना।

रेफ्रेक्टोमीटर के ऑप्टिकल सिस्टम में एक रोटरी प्रिज्म 5 भी होता है। यह आपको दूरबीन की धुरी को प्रिज्म 1 और 2 के लंबवत रखने की अनुमति देता है, जिससे अवलोकन अधिक सुविधाजनक हो जाता है।