मध्यम तालिका का सापेक्ष अपवर्तनांक। निरपेक्ष अपवर्तनांक
अपवर्तन या अपवर्तन एक ऐसी घटना है जिसमें प्रकाश की किरण, या अन्य तरंगों की दिशा में परिवर्तन तब होता है जब वे दो मीडिया को अलग करने वाली सीमा को पार करते हैं, दोनों पारदर्शी (इन तरंगों को प्रसारित करते हुए) और एक माध्यम के अंदर जिसमें गुण लगातार बदल रहे हैं .
हम अक्सर अपवर्तन की घटना का सामना करते हैं और इसे एक सामान्य घटना के रूप में देखते हैं: हम देख सकते हैं कि एक रंगीन तरल के साथ एक पारदर्शी कांच में एक छड़ी उस बिंदु पर "टूटी हुई" होती है जहां हवा और पानी अलग होते हैं (चित्र 1)। जब प्रकाश वर्षा के दौरान अपवर्तित और परावर्तित होता है, तो हम इंद्रधनुष को देखकर आनन्दित होते हैं (चित्र 2)।
अपवर्तनांक किसी पदार्थ का एक महत्वपूर्ण अभिलक्षण है जो उसके से संबंधित है भौतिक और रासायनिक गुण. यह तापमान मूल्यों के साथ-साथ प्रकाश तरंगों की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है जिस पर निर्धारण किया जाता है। एक समाधान में गुणवत्ता नियंत्रण डेटा के अनुसार, अपवर्तक सूचकांक उसमें घुले पदार्थ की एकाग्रता के साथ-साथ विलायक की प्रकृति से भी प्रभावित होता है। विशेष रूप से, इसमें निहित प्रोटीन की मात्रा रक्त सीरम के अपवर्तक सूचकांक को प्रभावित करती है। यह इस तथ्य के कारण है कि मीडिया में प्रकाश किरणों के प्रसार की अलग-अलग गति से होती है अलग घनत्व, दो मीडिया के अलग होने के बिंदु पर उनकी दिशा बदल जाती है। अगर हम साझा करें प्रकाश की गतिनिर्वात में अध्ययन के तहत पदार्थ में प्रकाश की गति के लिए, पूर्ण अपवर्तनांक (अपवर्तन सूचकांक) प्राप्त किया जाएगा। व्यवहार में, सापेक्ष अपवर्तनांक (n) निर्धारित किया जाता है, जो अध्ययन के तहत पदार्थ में हवा में प्रकाश की गति और प्रकाश की गति का अनुपात है।
एक विशेष उपकरण - एक रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके अपवर्तक सूचकांक की मात्रा निर्धारित की जाती है।
रेफ्रेक्टोमेट्री भौतिक विश्लेषण के सबसे आसान तरीकों में से एक है और इसका उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण प्रयोगशालाओं में रासायनिक, भोजन, जैविक रूप से सक्रिय खाद्य योजक, कॉस्मेटिक और अन्य प्रकार के उत्पादों के उत्पादन में किया जा सकता है, जिसमें न्यूनतम समय और परीक्षण किए जाने वाले नमूनों की संख्या होती है।
रेफ्रेक्टोमीटर का डिज़ाइन इस तथ्य पर आधारित है कि प्रकाश किरणें पूरी तरह से परावर्तित होती हैं जब वे दो मीडिया की सीमा से गुजरती हैं (उनमें से एक कांच का प्रिज्म है, दूसरा परीक्षण समाधान है) (चित्र 3)।
| चावल। 3. रेफ्रेक्टोमीटर की योजना |
स्रोत (1) से, प्रकाश किरण दर्पण की सतह (2) पर पड़ती है, फिर, परावर्तित होकर, यह ऊपरी रोशनी वाले प्रिज्म (3) में जाती है, फिर निचले मापने वाले प्रिज्म (4) में, जो कांच से बना होता है उच्च अपवर्तक सूचकांक के साथ। प्रिज्म (3) और (4) के बीच एक केशिका का उपयोग करके नमूने की 1-2 बूंदें डाली जाती हैं। प्रिज्म को यांत्रिक क्षति न पहुंचाने के लिए, इसकी सतह को केशिका से नहीं छूना आवश्यक है।
ऐपिस (9) इंटरफ़ेस सेट करने के लिए क्रॉस की गई रेखाओं के साथ एक फ़ील्ड देखता है। ऐपिस को स्थानांतरित करके, फ़ील्ड के चौराहे के बिंदु को इंटरफ़ेस (चित्र 4) के साथ संरेखित किया जाना चाहिए। प्रिज्म का विमान (4) इंटरफ़ेस की भूमिका निभाता है, जिसकी सतह पर प्रकाश किरण अपवर्तित होती है। चूंकि किरणें बिखरी हुई हैं, प्रकाश और छाया की सीमा धुंधली, इंद्रधनुषी हो जाती है। इस घटना को फैलाव कम्पेसाटर (5) द्वारा समाप्त कर दिया गया है। फिर बीम को लेंस (6) और प्रिज्म (7) से गुजारा जाता है। प्लेट (8) पर दृष्टि स्ट्रोक (दो सीधी रेखाएं क्रॉसवर्ड को पार करती हैं), साथ ही साथ अपवर्तक सूचकांकों के साथ एक पैमाना होता है, जो ऐपिस (9) में देखा जाता है। इसका उपयोग अपवर्तनांक की गणना के लिए किया जाता है।
खेतों की सीमाओं की विभाजन रेखा भीतरी के कोने के अनुरूप होगी कुल प्रतिबिंब, नमूने के अपवर्तनांक के आधार पर।
किसी पदार्थ की शुद्धता और प्रामाणिकता को निर्धारित करने के लिए रेफ्रेक्टोमेट्री का उपयोग किया जाता है। इस पद्धति का उपयोग गुणवत्ता नियंत्रण के दौरान समाधानों में पदार्थों की एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है, जिसकी गणना एक अंशांकन ग्राफ (इसकी एकाग्रता पर एक नमूने के अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता को दर्शाने वाला ग्राफ) से की जाती है।
KorolevPharm में, अपवर्तक सूचकांक कच्चे माल के आने वाले नियंत्रण के दौरान, हमारे अपने उत्पादन के अर्क के साथ-साथ तैयार उत्पादों के उत्पादन में अनुमोदित नियामक दस्तावेज के अनुसार निर्धारित किया जाता है। एक IRF-454 B2M रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके एक मान्यता प्राप्त भौतिक और रासायनिक प्रयोगशाला के योग्य कर्मचारियों द्वारा निर्धारण किया जाता है।
यदि, कच्चे माल के इनपुट नियंत्रण के परिणामों के आधार पर, अपवर्तक सूचकांक आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है, तो गुणवत्ता नियंत्रण विभाग गैर-अनुरूपता का एक अधिनियम तैयार करता है, जिसके आधार पर कच्चे माल के इस बैच को वापस कर दिया जाता है। आपूर्तिकर्ता।
निर्धारण की विधि
1. माप शुरू करने से पहले, एक दूसरे के संपर्क में प्रिज्म की सतहों की सफाई की जाँच की जाती है।
2. जीरो पॉइंट चेक। हम मापने वाले प्रिज्म की सतह पर आसुत जल की 2-3 बूँदें लगाते हैं, इसे ध्यान से एक रोशन प्रिज्म से बंद कर देते हैं। प्रकाश खिड़की खोलें और, एक दर्पण का उपयोग करके, प्रकाश स्रोत को सबसे तीव्र दिशा में सेट करें। ऐपिस के शिकंजे को मोड़कर, हम इसके देखने के क्षेत्र में अंधेरे और हल्के क्षेत्रों के बीच एक स्पष्ट, तेज अंतर प्राप्त करते हैं। हम स्क्रू को घुमाते हैं और छाया और प्रकाश की रेखा को निर्देशित करते हैं ताकि यह उस बिंदु से मेल खाता हो जिस पर ऐपिस की ऊपरी खिड़की में रेखाएं मिलती हैं। ऐपिस की निचली खिड़की में खड़ी रेखा पर हम वांछित परिणाम देखते हैं - 20 डिग्री सेल्सियस (1.333) पर आसुत जल का अपवर्तनांक। यदि रीडिंग अलग हैं, तो एक स्क्रू के साथ अपवर्तनांक को 1.333 पर सेट करें, और एक कुंजी (समायोजन पेंच को हटा दें) की मदद से हम छाया और प्रकाश की सीमा को लाइनों के चौराहे के बिंदु पर लाते हैं।
3. अपवर्तनांक ज्ञात कीजिए। प्रिज्म प्रकाश के कक्ष को ऊपर उठाएं और फिल्टर पेपर या धुंध वाले नैपकिन के साथ पानी को हटा दें। इसके बाद, परीक्षण समाधान की 1-2 बूंदों को मापने वाले प्रिज्म की सतह पर लगाएं और कक्ष को बंद कर दें। हम शिकंजा को तब तक घुमाते हैं जब तक कि छाया और प्रकाश की सीमाएँ रेखाओं के प्रतिच्छेदन बिंदु से मेल नहीं खातीं। ऐपिस की निचली खिड़की में लंबवत रेखा पर, हम वांछित परिणाम देखते हैं - परीक्षण नमूने का अपवर्तक सूचकांक। हम ऐपिस की निचली खिड़की में पैमाने पर अपवर्तनांक की गणना करते हैं।
4. अंशांकन ग्राफ का उपयोग करके, हम समाधान की एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच संबंध स्थापित करते हैं। एक ग्राफ बनाने के लिए, रासायनिक रूप से तैयारियों का उपयोग करके कई सांद्रता के मानक समाधान तैयार करना आवश्यक है शुद्ध सामग्रियाँ, उनके अपवर्तनांक को मापें और प्राप्त मानों को कोर्डिनेट अक्ष पर आलेखित करें, भुज अक्ष पर विलयनों की संगत सांद्रता को आलेखित करें। एकाग्रता अंतराल को चुनना आवश्यक है जिस पर एकाग्रता और अपवर्तक सूचकांक के बीच एक रैखिक संबंध देखा जाता है। हम परीक्षण नमूने के अपवर्तनांक को मापते हैं और इसकी एकाग्रता को निर्धारित करने के लिए ग्राफ का उपयोग करते हैं।
रेफ्रेक्टोमेट्री के आवेदन के क्षेत्र।
आईआरएफ -22 रेफ्रेक्टोमीटर के संचालन का उपकरण और सिद्धांत।
अपवर्तक सूचकांक की अवधारणा।
योजना
रेफ्रेक्टोमेट्री। विधि की विशेषताएं और सार।
पदार्थों की पहचान करने और उनकी शुद्धता की जांच करने के लिए उपयोग करें
अपवर्तक।
किसी पदार्थ का अपवर्तनांक- निर्वात और दृश्य माध्यम में प्रकाश (विद्युत चुम्बकीय तरंगों) के चरण वेगों के अनुपात के बराबर मान।
अपवर्तनांक पदार्थ के गुणों और तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है
विद्युत चुम्बकीय विकिरण। के सापेक्ष आपतन कोण की ज्या का अनुपात
बीम के अपवर्तन के विमान (α) के लिए खींचा गया सामान्य अपवर्तन कोण की ज्या के लिए
माध्यम A से मध्यम B में किरण के संक्रमण के दौरान अपवर्तन (β) मीडिया के इस जोड़े के लिए आपेक्षिक अपवर्तनांक कहलाता है।
मान n के अनुसार माध्यम B का आपेक्षिक अपवर्तनांक है
पर्यावरण ए के संबंध में, और
माध्यम A का सापेक्ष अपवर्तनांक के संबंध में
वायुहीन से माध्यम पर आपतित किरण का अपवर्तनांक
वें स्थान को इसका पूर्ण अपवर्तनांक कहा जाता है या
किसी दिए गए माध्यम का केवल अपवर्तनांक (तालिका 1)।
तालिका 1 - विभिन्न मीडिया के अपवर्तक सूचकांक
तरल पदार्थों का अपवर्तनांक 1.2-1.9 की सीमा में होता है। ठोस
पदार्थ 1.3-4.0। कुछ खनिज नहीं सही मूल्यप्रदर्शन-
अपवर्तन के लिए। इसका मान एक निश्चित "कांटा" में होता है और निर्धारित करता है
क्रिस्टल संरचना में अशुद्धियों की उपस्थिति के कारण, जो रंग निर्धारित करता है
क्रिस्टल
"रंग" द्वारा खनिज की पहचान मुश्किल है। तो, खनिज कोरन्डम माणिक, नीलम, ल्यूकोसेफायर के रूप में मौजूद है, जो अलग-अलग हैं
अपवर्तक सूचकांक और रंग। लाल कोरन्डम को माणिक कहा जाता है
(क्रोमियम मिश्रण), रंगहीन नीला, हल्का नीला, गुलाबी, पीला, हरा,
बैंगनी - नीलम (कोबाल्ट, टाइटेनियम, आदि की अशुद्धियाँ)। हल्का रंगीन
नी नीलम या रंगहीन कोरन्डम को ल्यूकोसेफायर (व्यापक रूप से) कहा जाता है
प्रकाशिकी में प्रकाश फिल्टर के रूप में उपयोग किया जाता है)। इन क्रिस्टलों का अपवर्तनांक
स्टाल 1.757-1.778 की सीमा में स्थित है और पहचान करने का आधार है
चित्र 3.1 - रूबी चित्र 3.2 - नीलम नीला
कार्बनिक और अकार्बनिक तरल पदार्थों में भी विशेषता अपवर्तक सूचकांक मान होते हैं जो उन्हें रासायनिक के रूप में चिह्नित करते हैं
nye यौगिकों और उनके संश्लेषण की गुणवत्ता (तालिका 2):
तालिका 2 - 20 डिग्री सेल्सियस पर कुछ तरल पदार्थों के अपवर्तक सूचकांक
4.2. रेफ्रेक्टोमेट्री: अवधारणा, सिद्धांत।
संकेतक के निर्धारण के आधार पर पदार्थों के अध्ययन की विधि
अपवर्तन (अपवर्तन) के (गुणांक) को रेफ्रेक्टोमेट्री कहा जाता है (से
अव्य. अपवर्तक - अपवर्तित और ग्रीक। मीटरो - मैं मापता हूं)। रेफ्रेक्टोमेट्री
(रेफ्रेक्टोमेट्रिक विधि) रासायनिक की पहचान करने के लिए प्रयोग किया जाता है
यौगिक, मात्रात्मक और संरचनात्मक विश्लेषण, भौतिक की परिभाषा
पदार्थों के रासायनिक पैरामीटर। रेफ्रेक्टोमेट्री सिद्धांत लागू किया गया
एबे रेफ्रेक्टोमीटर में, चित्र 1 द्वारा सचित्र।
चित्र 1 - रेफ्रेक्टोमेट्री का सिद्धांत
अब्बे प्रिज्म ब्लॉक में दो आयताकार प्रिज्म होते हैं: रोशनी
शरीर और माप, कर्ण चेहरों से मुड़ा हुआ। प्रदीपक-
प्रिज्म में एक मोटा (मैट) कर्ण चेहरा होता है और इसका इरादा होता है
छैना प्रिज्म के बीच रखे एक तरल नमूने को रोशन करने के लिए।
बिखरा हुआ प्रकाश जांच किए गए तरल की एक समतल-समानांतर परत से होकर गुजरता है और तरल में अपवर्तित होने के कारण मापने वाले प्रिज्म पर पड़ता है। मापने वाला प्रिज्म वैकल्पिक रूप से घने कांच (भारी चकमक पत्थर) से बना होता है और इसका अपवर्तनांक 1.7 से अधिक होता है। इस कारण से, अब्बे रेफ्रेक्टोमीटर 1.7 से कम के n मान को मापता है। अपवर्तक सूचकांक की माप सीमा में वृद्धि केवल मापने वाले प्रिज्म को बदलकर प्राप्त की जा सकती है।
परीक्षण के नमूने को मापने वाले प्रिज्म के कर्ण फलक पर डाला जाता है और रोशनी वाले प्रिज्म के खिलाफ दबाया जाता है। इस मामले में, उन प्रिज्मों के बीच 0.1-0.2 मिमी का अंतर रहता है जिसमें नमूना स्थित है, और के माध्यम से
जो प्रकाश के अपवर्तन से गुजरता है। अपवर्तनांक मापने के लिए
पूर्ण की घटना का उपयोग करें आंतरिक प्रतिबिंब. इसमें शामिल है
अगला।
यदि किरणें 1, 2, 3 दो माध्यमों के बीच इंटरफेस पर पड़ती हैं, तो यह निर्भर करता है
अपवर्तनांक को अपवर्तक माध्यम में देखने पर आपतन कोण होगा
विभिन्न रोशनी के क्षेत्रों के संक्रमण की उपस्थिति देखी जाती है। यह जुड़ा हुआ है
लगभग के कोण पर अपवर्तन की सीमा पर प्रकाश के कुछ भाग की घटना के साथ।
किम से 90° सामान्य (बीम 3) के संबंध में। (चित्र 2)।
चित्र 2 - अपवर्तित किरणों की छवि
किरणों का यह भाग परावर्तित नहीं होता है और इसलिए एक हल्की वस्तु बनाता है।
अपवर्तन। छोटे कोणों वाली किरणें अनुभव करती हैं और परावर्तित होती हैं
और अपवर्तन। इसलिए, कम रोशनी वाला क्षेत्र बनता है। मात्रा में
कुल आंतरिक परावर्तन की सीमा रेखा लेंस पर दिखाई देती है, स्थिति
जो नमूने के अपवर्तनांक पर निर्भर करता है।
फैलाव की घटना का उन्मूलन (एक जटिल के उपयोग के कारण इंद्रधनुष के रंगों में रोशनी के दो क्षेत्रों के बीच इंटरफेस का रंग) सफ़ेद रौशनी) प्रतिपूरक में दो अमीसी प्रिज्म का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जो दूरबीन में लगे होते हैं। उसी समय, लेंस में एक पैमाना प्रक्षेपित किया जाता है (चित्र 3)। विश्लेषण के लिए 0.05 मिली तरल पर्याप्त है।
चित्र 3 - रेफ्रेक्टोमीटर की ऐपिस के माध्यम से देखें। (सही पैमाना दर्शाता है
पीपीएम में मापा घटक की एकाग्रता)
एकल-घटक नमूनों के विश्लेषण के अलावा, व्यापक रूप से विश्लेषण किया जाता है
दो-घटक प्रणालियाँ (जलीय घोल, पदार्थों के घोल जिनमें
या विलायक)। आदर्श दो-घटक प्रणालियों में (गठन-
घटकों की मात्रा और ध्रुवीकरण को बदले बिना), निर्भरता को दिखाया गया है
संरचना पर अपवर्तनांक रैखिक के करीब है यदि संरचना के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है
आयतन अंश (प्रतिशत)
जहां: n, n1, n2 - मिश्रण और घटकों के अपवर्तनांक,
V1 और V2 घटकों के आयतन अंश हैं (V1 + V2 = 1)।
अपवर्तनांक पर तापमान का प्रभाव दो से निर्धारित होता है
कारक: प्रति इकाई आयतन में तरल कणों की संख्या में परिवर्तन और
तापमान पर अणुओं के ध्रुवीकरण की निर्भरता। दूसरा कारक बन गया
बहुत बड़े तापमान परिवर्तन पर ही महत्वपूर्ण हो जाता है।
अपवर्तनांक का तापमान गुणांक घनत्व के तापमान गुणांक के समानुपाती होता है। चूंकि सभी तरल पदार्थ गर्म होने पर फैलते हैं, तापमान बढ़ने पर उनके अपवर्तनांक कम हो जाते हैं। तापमान गुणांक तरल के तापमान पर निर्भर करता है, लेकिन छोटे तापमान अंतराल में इसे स्थिर माना जा सकता है। इस कारण से, अधिकांश रेफ्रेक्टोमीटर में तापमान नियंत्रण नहीं होता है, हालांकि, कुछ डिज़ाइन प्रदान करते हैं
पानी का तापमान नियंत्रण।
तापमान परिवर्तन के साथ अपवर्तक सूचकांक का रैखिक एक्सट्रपलेशन छोटे तापमान अंतर (10 - 20 डिग्री सेल्सियस) के लिए स्वीकार्य है।
विस्तृत तापमान रेंज में अपवर्तक सूचकांक का सटीक निर्धारण फॉर्म के अनुभवजन्य सूत्रों के अनुसार किया जाता है:
एनटी=एन0+पर+बीटी2+…
व्यापक सांद्रता रेंज पर समाधान रेफ्रेक्टोमेट्री के लिए
तालिकाओं या अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग करें। प्रदर्शन निर्भरता-
सान्द्रता पर कुछ पदार्थों के जलीय विलयनों का अपवर्तनांक
रैखिक के करीब है और इन पदार्थों की सांद्रता को निर्धारित करना संभव बनाता है
अपवर्तन का उपयोग करते हुए सांद्रता की एक विस्तृत श्रृंखला में पानी (चित्र 4)
टोमीटर
चित्र 4 - कुछ जलीय विलयनों का अपवर्तनांक
आमतौर पर, n तरल और ठोस निकायों को रिफ्रैक्ट्रोमीटर द्वारा सटीकता के साथ निर्धारित किया जाता है
0.0001 तक। प्रिज्म ब्लॉक और फैलाव कम्पेसाटर के साथ सबसे आम एब्बे रेफ्रेक्टोमीटर (चित्र 5) हैं, जो स्केल या डिजिटल संकेतक पर "सफेद" प्रकाश में एनडी निर्धारित करना संभव बनाते हैं।
चित्र 5 - अब्बे रेफ्रेक्टोमीटर (IRF-454; IRF-22)
व्याख्यान के लिए 24
"विश्लेषण के वाद्य तरीके"
रेफ्रेक्टोमेट्री।
साहित्य:
1. वी.डी. पोनोमारेव "एनालिटिकल केमिस्ट्री" 1983 246-251
2. ए.ए. इशचेंको "एनालिटिकल केमिस्ट्री" 2004 पीपी 181-184
रेफ्रेक्टोमेट्री।
रेफ्रेक्टोमेट्री सबसे सरल में से एक है भौतिक तरीकेविश्लेषण की न्यूनतम मात्रा के साथ विश्लेषण और बहुत कम समय में किया जाता है।
रेफ्रेक्टोमेट्री- अपवर्तन या अपवर्तन की घटना पर आधारित एक विधि अर्थात। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश के संचरण की दिशा में परिवर्तन।
अपवर्तन, साथ ही प्रकाश का अवशोषण, माध्यम के साथ इसकी बातचीत का परिणाम है। रेफ्रेक्टोमेट्री शब्द का अर्थ है माप प्रकाश का अपवर्तन, जिसका अनुमान अपवर्तनांक के मान से लगाया जाता है।
अपवर्तक सूचकांक मूल्य एननिर्भर करता है
1) पदार्थों और प्रणालियों की संरचना पर,
2) से किस एकाग्रता में और रास्ते में प्रकाश किरण किन अणुओं से मिलती है, क्योंकि प्रकाश की क्रिया के तहत, विभिन्न पदार्थों के अणु अलग-अलग तरीकों से ध्रुवीकृत होते हैं। यह इस निर्भरता पर है कि रेफ्रेक्टोमेट्रिक विधि आधारित है।
इस पद्धति के कई फायदे हैं, जिसके परिणामस्वरूप इसे रासायनिक अनुसंधान और तकनीकी प्रक्रियाओं के नियंत्रण दोनों में व्यापक अनुप्रयोग मिला है।
1) अपवर्तक सूचकांकों का मापन एक बहुत ही सरल प्रक्रिया है जिसे सटीक रूप से और कम से कम समय और पदार्थ की मात्रा के निवेश के साथ किया जाता है।
2) आमतौर पर, रेफ्रेक्टोमीटर प्रकाश के अपवर्तक सूचकांक और विश्लेषण की सामग्री को निर्धारित करने में 10% तक सटीकता प्रदान करते हैं
समाधान के अध्ययन में कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिकों की संरचना का निर्धारण करने के लिए, अलग-अलग पदार्थों की पहचान करने के लिए, प्रामाणिकता और शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए रेफ्रेक्टोमेट्री विधि का उपयोग किया जाता है। रेफ्रेक्टोमेट्री का उपयोग दो-घटक समाधानों की संरचना और टर्नरी सिस्टम के लिए निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
विधि का भौतिक आधार
अपवर्तक संकेतक।
एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर प्रकाश पुंज का अपनी मूल दिशा से विचलन से अधिक होता है अधिक अंतरदो में प्रकाश प्रसार की गति में
इन वातावरण।
किन्हीं दो पारदर्शी मीडिया I और II की सीमा पर प्रकाश पुंज के अपवर्तन पर विचार करें (चित्र देखें)। आइए हम इस बात से सहमत हों कि माध्यम II की अपवर्तनांक अधिक होती है और इसलिए, एन 1तथा एन 2- संबंधित मीडिया के अपवर्तन को दर्शाता है। यदि माध्यम I न तो निर्वात है और न ही वायु, तो प्रकाश पुंज के आपतन कोण का पाप और अपवर्तन कोण के पाप का अनुपात आपेक्षिक अपवर्तनांक n rel का मान देगा। एन रिले का मान। विचाराधीन मीडिया के अपवर्तनांक के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जा सकता है।
एन रिले। = ----- = ---
अपवर्तनांक का मान निर्भर करता है
1) पदार्थों की प्रकृति
इस मामले में किसी पदार्थ की प्रकृति प्रकाश की क्रिया के तहत उसके अणुओं की विकृति की डिग्री से निर्धारित होती है - ध्रुवीकरण की डिग्री। ध्रुवीकरण जितना तीव्र होगा, प्रकाश का अपवर्तन उतना ही मजबूत होगा।
2)घटना प्रकाश तरंग दैर्ध्य
अपवर्तनांक का माप 589.3 एनएम (सोडियम स्पेक्ट्रम की रेखा डी) के प्रकाश तरंग दैर्ध्य पर किया जाता है।
प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर अपवर्तनांक की निर्भरता को फैलाव कहा जाता है। कैसे कम लंबाईतरंगें, अधिक से अधिक अपवर्तन. इसलिए, विभिन्न तरंग दैर्ध्य की किरणें अलग तरह से अपवर्तित होती हैं।
3)तापमान जिस पर माप लिया जाता है। दुबारा िवनंतीकरनाअपवर्तक सूचकांक निर्धारण अनुपालन है तापमान व्यवस्था. आमतौर पर निर्धारण 20±0.3 0 पर किया जाता है।
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अपवर्तनांक घटता है, और जैसे-जैसे तापमान घटता है, यह बढ़ता जाता है।.
तापमान सुधार की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
एन टी \u003d एन 20 + (20-टी) 0.0002, जहां
एन टी -अलविदा किसी दिए गए तापमान पर अपवर्तनांक,
n 20 - 20 0 C . पर अपवर्तनांक
गैसों और तरल पदार्थों के अपवर्तक सूचकांकों के मूल्यों पर तापमान का प्रभाव उनके वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के गुणांक के मूल्यों से संबंधित है। गर्म होने पर सभी गैसों और तरल पदार्थों की मात्रा बढ़ जाती है, घनत्व कम हो जाता है और परिणामस्वरूप, संकेतक कम हो जाता है
अपवर्तनांक, 20 0 C पर मापा जाता है और 589.3 एनएम की एक प्रकाश तरंग दैर्ध्य, सूचकांक द्वारा इंगित किया जाता है एन डी 20
अपने राज्य पर एक सजातीय दो-घटक प्रणाली के अपवर्तक सूचकांक की निर्भरता प्रयोगात्मक रूप से कई मानक प्रणालियों (उदाहरण के लिए, समाधान) के लिए अपवर्तक सूचकांक निर्धारित करके स्थापित की जाती है, जिसमें घटकों की सामग्री ज्ञात होती है।
4) किसी विलयन में किसी पदार्थ की सांद्रता।
पदार्थों के कई जलीय घोलों के लिए, विभिन्न सांद्रता और तापमान पर अपवर्तक सूचकांकों को मज़बूती से मापा गया है, और इन मामलों में संदर्भ डेटा का उपयोग किया जा सकता है। रेफ्रेक्टोमेट्रिक टेबल. अभ्यास से पता चलता है कि जब भंग पदार्थ की सामग्री 10-20% से अधिक नहीं होती है, साथ में ग्राफिक विधिकई मामलों में आप उपयोग कर सकते हैं रेखीय समीकरणप्रकार:
एन = एन ओ + एफसी,
एन-विलयन का अपवर्तनांक,
नहींशुद्ध विलायक का अपवर्तनांक है,
सी- भंग पदार्थ की एकाग्रता,%
एफ-अनुभवजन्य गुणांक, जिसका मूल्य पाया जाता है
ज्ञात सांद्रता के विलयनों के अपवर्तनांक का निर्धारण करके।
रेफ्रेक्टोमीटर।
रेफ्रेक्टोमीटर वे उपकरण हैं जिनका उपयोग अपवर्तनांक को मापने के लिए किया जाता है। इन उपकरणों के 2 प्रकार हैं: एबे टाइप रेफ्रेक्टोमीटर और पुल्फ्रिच प्रकार। उन और अन्य दोनों में, माप अपवर्तन के सीमित कोण के परिमाण को निर्धारित करने पर आधारित होते हैं। व्यवहार में, रेफ्रेक्टोमीटर का उपयोग किया जाता है विभिन्न प्रणालियाँ: प्रयोगशाला-आरएल, यूनिवर्सल आरएलयू, आदि।
आसुत जल का अपवर्तनांक n 0 = 1.33299, व्यवहार में, यह सूचक n 0 के रूप में संदर्भ के रूप में लेता है =1,333.
रेफ्रेक्टोमीटर पर संचालन का सिद्धांत सीमित कोण विधि (प्रकाश के कुल प्रतिबिंब के कोण) द्वारा अपवर्तक सूचकांक के निर्धारण पर आधारित है।
हाथ रेफ्रेक्टोमीटर
रेफ्रेक्टोमीटर अब्बे
अपवर्तन को एक निश्चित अमूर्त संख्या कहा जाता है जो किसी भी पारदर्शी माध्यम की अपवर्तक शक्ति की विशेषता होती है। इसे एन नामित करने की प्रथा है। निरपेक्ष अपवर्तनांक और सापेक्ष गुणांक हैं।
पहले की गणना दो सूत्रों में से एक का उपयोग करके की जाती है:
n = sin α / sin β = const (जहाँ sin α आपतन कोण की ज्या है, और sin β शून्य से विचाराधीन माध्यम में प्रवेश करने वाले प्रकाश पुंज की ज्या है)
n = c / (जहाँ c निर्वात में प्रकाश की गति है, अध्ययन के तहत माध्यम में प्रकाश की गति है)।
यहां, गणना से पता चलता है कि निर्वात से पारदर्शी माध्यम में संक्रमण के क्षण में प्रकाश कितनी बार प्रसार की गति को बदलता है। इस प्रकार, अपवर्तनांक (निरपेक्ष) निर्धारित किया जाता है। रिश्तेदार का पता लगाने के लिए, सूत्र का उपयोग करें:
अर्थात्, वायु और कांच जैसे विभिन्न घनत्वों के पदार्थों के निरपेक्ष अपवर्तनांक पर विचार किया जाता है।
सामान्यतया, किसी भी पिंड के निरपेक्ष गुणांक, चाहे गैसीय, तरल या ठोस, हमेशा 1 से अधिक होते हैं। मूल रूप से, उनका मान 1 से 2 तक होता है। यह मान केवल असाधारण मामलों में 2 से ऊपर हो सकता है। कुछ परिवेशों के लिए इस पैरामीटर का मान:
यह मान, जब ग्रह पर सबसे कठोर प्राकृतिक पदार्थ, हीरे पर लागू होता है, 2.42 है। बहुत बार, वैज्ञानिक अनुसंधान आदि करते समय, पानी के अपवर्तनांक को जानना आवश्यक होता है। यह पैरामीटर 1.334 है।
चूंकि तरंग दैर्ध्य एक संकेतक है, निश्चित रूप से, स्थिर नहीं, एक सूचकांक को अक्षर n को सौंपा गया है। इसका मान यह समझने में मदद करता है कि यह गुणांक किस स्पेक्ट्रम की तरंग को संदर्भित करता है। एक ही पदार्थ पर विचार करते समय, लेकिन प्रकाश की बढ़ती तरंग दैर्ध्य के साथ, अपवर्तक सूचकांक कम हो जाएगा। इस परिस्थिति ने लेंस, प्रिज्म आदि से गुजरते समय प्रकाश के एक स्पेक्ट्रम में अपघटन का कारण बना।
अपवर्तनांक के मान से, आप यह निर्धारित कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, एक पदार्थ का दूसरे में कितना घुला हुआ है। यह उपयोगी है, उदाहरण के लिए, शराब बनाने में या जब आपको रस में चीनी, फल या जामुन की एकाग्रता जानने की आवश्यकता होती है। यह संकेतक पेट्रोलियम उत्पादों की गुणवत्ता निर्धारित करने और इन दोनों में महत्वपूर्ण है आभूषण व्यवसायजब आपको किसी पत्थर आदि की प्रामाणिकता साबित करने की आवश्यकता हो।
किसी भी पदार्थ के उपयोग के बिना, यंत्र की ऐपिस में दिखाई देने वाला पैमाना पूरी तरह से नीला हो जाएगा। यदि आप सामान्य आसुत जल को एक प्रिज्म पर गिराते हैं, तो उपकरण के सही अंशांकन के साथ, नीले और सफेद रंगों की सीमा शून्य चिह्न के साथ सख्ती से गुजरेगी। किसी अन्य पदार्थ की जांच करते समय, यह किस अपवर्तनांक के अनुसार पैमाने के साथ स्थानांतरित हो जाएगा।
8वीं कक्षा के भौतिकी पाठ्यक्रम में आप प्रकाश के अपवर्तन की परिघटना से परिचित हुए। अब आप जानते हैं कि प्रकाश एक निश्चित आवृत्ति रेंज की विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। प्रकाश की प्रकृति के बारे में ज्ञान के आधार पर, आप अपवर्तन के भौतिक कारण को समझ सकेंगे और इससे जुड़ी कई अन्य प्रकाश घटनाओं की व्याख्या कर सकेंगे।
चावल। 141. एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर, बीम अपवर्तित हो जाती है, अर्थात, प्रसार की दिशा बदल जाती है
प्रकाश अपवर्तन के नियम के अनुसार (चित्र 141):
- किरण आपतित, अपवर्तित और लम्बवत् दो माध्यमों के बीच के अंतरापृष्ठ पर किरण के आपतन बिंदु पर खींची गई किरणें एक ही तल में होती हैं; आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात इन दोनों माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है
जहाँ n 21 पहले माध्यम के सापेक्ष दूसरे माध्यम का सापेक्ष अपवर्तनांक है।
यदि किरण निर्वात से किसी माध्यम में जाती है, तो
जहाँ n दूसरे माध्यम का पूर्ण अपवर्तनांक (या केवल अपवर्तनांक) है। इस मामले में, पहला "पर्यावरण" निर्वात है, जिसका पूर्ण सूचकांक एक के रूप में लिया जाता है।
प्रकाश अपवर्तन के नियम की खोज आनुभविक रूप से डच वैज्ञानिक विलेबॉर्ड स्नेलियस ने 1621 में की थी। इस कानून को प्रकाशिकी पर एक ग्रंथ में तैयार किया गया था, जो उनकी मृत्यु के बाद वैज्ञानिक के कागजात में पाया गया था।
स्नेल की खोज के बाद, कई वैज्ञानिकों ने एक परिकल्पना सामने रखी कि प्रकाश का अपवर्तन इसकी गति में बदलाव के कारण होता है जब यह दो मीडिया की सीमा से गुजरता है। इस परिकल्पना की वैधता की पुष्टि फ्रांसीसी गणितज्ञ पियरे फ़र्मेट (1662 में) और डच भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन ह्यूजेंस (1690 में) द्वारा स्वतंत्र रूप से किए गए सैद्धांतिक प्रमाणों से हुई थी। अलग-अलग रास्तों से वे एक ही परिणाम पर पहुंचे, यह साबित करते हुए कि
- आपतन कोण की ज्या और अपवर्तन कोण की ज्या का अनुपात इन दो माध्यमों के लिए एक स्थिर मान है, जो इन माध्यमों में प्रकाश की गति के अनुपात के बराबर है:
समीकरण (3) से यह निम्नानुसार है कि यदि अपवर्तन कोण β आपतन कोण a से कम है, तो दूसरे माध्यम में दी गई आवृत्ति का प्रकाश पहले की तुलना में अधिक धीरे-धीरे फैलता है, अर्थात V 2 समीकरण (3) में शामिल मात्राओं का संबंध सापेक्ष अपवर्तनांक की परिभाषा के एक अन्य सूत्रीकरण के प्रकट होने के एक अच्छे कारण के रूप में कार्य करता है: एन 21 \u003d वी 1 / वी 2 (4) प्रकाश की किरण को निर्वात से किसी माध्यम में जाने दें। समीकरण (4) में v1 को निर्वात c में प्रकाश की गति के साथ, और v 2 को माध्यम v में प्रकाश की गति से बदलने पर, हम समीकरण (5) प्राप्त करते हैं, जो कि निरपेक्ष अपवर्तनांक की परिभाषा है: समीकरणों (4) और (5) के अनुसार, n 21 दिखाता है कि प्रकाश की गति कितनी बार बदलती है जब यह एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाती है, और n - जब यह निर्वात से माध्यम में जाती है। यह अपवर्तक सूचकांकों का भौतिक अर्थ है। किसी भी पदार्थ के निरपेक्ष अपवर्तनांक n का मान एकता से अधिक होता है (इसकी पुष्टि भौतिक संदर्भ पुस्तकों की सारणी में निहित आंकड़ों से होती है)। फिर, समीकरण (5) के अनुसार, c/v > 1 और c > v, यानी किसी भी पदार्थ में प्रकाश की गति निर्वात में प्रकाश की गति से कम होती है। कठोर औचित्य दिए बिना (वे जटिल और बोझिल हैं), हम ध्यान दें कि जब प्रकाश की गति में कमी का कारण निर्वात से पदार्थ में जाता है, तो परमाणुओं और पदार्थ के अणुओं के साथ प्रकाश तरंग की बातचीत होती है। पदार्थ का ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक होगा, यह संपर्क उतना ही मजबूत होगा, प्रकाश की गति उतनी ही कम होगी और अपवर्तनांक जितना अधिक होगा। इस प्रकार, एक माध्यम में प्रकाश की गति और निरपेक्ष अपवर्तनांक इस माध्यम के गुणों से निर्धारित होते हैं। पदार्थों के अपवर्तक सूचकांकों के संख्यात्मक मूल्यों के अनुसार, उनके ऑप्टिकल घनत्व की तुलना की जा सकती है। उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रकार के कांच के अपवर्तनांक 1.470 से 2.040 तक होते हैं, जबकि पानी का अपवर्तनांक 1.333 होता है। इसका मतलब है कि कांच पानी की तुलना में वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम है। आइए हम चित्र 142 की ओर मुड़ें, जिसकी सहायता से हम यह समझा सकते हैं कि क्यों, दो माध्यमों की सीमा पर, गति में परिवर्तन के साथ, प्रकाश तरंग के प्रसार की दिशा भी बदल जाती है। चावल। 142. जब प्रकाश तरंगें हवा से पानी में जाती हैं, तो प्रकाश की गति कम हो जाती है, तरंग के सामने, और इसके साथ इसकी गति, दिशा बदल जाती है यह आंकड़ा हवा से पानी में गुजरने वाली एक प्रकाश तरंग और इन मीडिया के बीच इंटरफेस पर एक कोण पर घटना को दर्शाता है। हवा में, प्रकाश v 1 की गति से और पानी में धीमी गति से v 2 में फैलता है। तरंग का बिंदु A पहले सीमा पर पहुंचता है। समय की अवधि में t, बिंदु B, एक ही गति v 1 से हवा में चलते हुए, बिंदु B पर पहुंचेगा। "उसी समय के दौरान, बिंदु A, कम गति v 2 पर पानी में चलते हुए, कम दूरी तय करेगा , केवल बिंदु A तक पहुँचता है"। इस मामले में, पानी में तथाकथित तरंग मोर्चा ए "बी" हवा में एबी लहर के सामने के संबंध में एक निश्चित कोण पर घुमाया जाएगा। और वेग वेक्टर (जो हमेशा तरंग के सामने लंबवत होता है और इसके प्रसार की दिशा के साथ मेल खाता है) घूमता है, सीधी रेखा OO के पास, मीडिया के बीच इंटरफेस के लंबवत। इस मामले में, अपवर्तन का कोण β निकलता है आपतन कोण α से कम होना प्रकाश का अपवर्तन इस प्रकार होता है। चित्र से यह भी देखा जा सकता है कि जब दूसरे माध्यम से गुजरते हुए और तरंग के सामने की ओर मुड़ते हैं, तो तरंग दैर्ध्य भी बदल जाता है: वैकल्पिक रूप से सघन माध्यम में जाने पर, गति कम हो जाती है, तरंग दैर्ध्य भी कम हो जाता है (λ 2)< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.प्रशन
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