Apsolutni indeks loma tvari. Apsolutni indeks loma

Refrakcija ili refrakcija je pojava u kojoj se mijenja smjer zrake svjetlosti ili drugih valova kada prijeđu granicu koja razdvaja dva medija, oba prozirna (propuštaju te valove) i unutar medija u kojem se svojstva neprestano mijenjaju.

S fenomenom loma susrećemo se dosta često i doživljavamo ga kao svakodnevnu pojavu: možemo vidjeti da se štapić koji se nalazi u prozirnoj čaši s obojenom tekućinom “slomi” na mjestu razdvajanja zraka i vode (slika 1). Kad se svjetlost tijekom kiše lomi i odbija, radujemo se kad vidimo dugu (slika 2).

Indeks loma - važna karakteristika tvar povezana s njezinim fizikalno-kemijskim svojstvima. Ovisi o vrijednostima temperature, kao io valnoj duljini svjetlosti na kojoj se provodi određivanje. Prema podacima kontrole kvalitete u otopini, na indeks loma utječe koncentracija tvari otopljene u njoj, kao i priroda otapala. Konkretno, na indeks loma krvnog seruma utječe količina proteina koji sadrži. To je zato što kada različite brzineširenje svjetlosnih zraka u medijima različite gustoće, njihov smjer se mijenja na mjestu razdvajanja dvaju medija. Podijelimo li brzinu svjetlosti u vakuumu s brzinom svjetlosti u ispitivanoj tvari, dobivamo apsolutni indeks loma (indeks loma). U praksi se određuje relativni indeks loma (n), koji je omjer brzine svjetlosti u zraku i brzine svjetlosti u ispitivanoj tvari.

Indeks loma se kvantitativno određuje pomoću posebnog uređaja - refraktometra.

Refraktometrija je jedna od najlakših metoda fizikalne analize i može se koristiti u laboratorijima za kontrolu kvalitete u proizvodnji kemijskih, prehrambenih, biološki aktivnih aditiva u hrani, kozmetike i drugih vrsta proizvoda uz minimalno vrijeme i broj uzoraka koji se ispituju.

Dizajn refraktometra temelji se na činjenici da se svjetlosne zrake potpuno reflektiraju kada prolaze kroz granicu dva medija (jedan od njih je staklena prizma, drugi je ispitna otopina) (slika 3).

Iz izvora (1) pada svjetlosni snop zrcalna površina(2), zatim reflektirajući se prelazi u gornju rasvjetnu prizmu (3), zatim u donju mjernu prizmu (4), koja je izrađena od stakla visokog indeksa loma. Kapilarom se nanesu 1–2 kapi uzorka između prizmi (3) i (4). Kako biste izbjegli oštećenje prizme mehanička oštećenja, potrebno je ne dodirivati ​​površinu kapilare.

Kroz okular (9) vidi se polje s prekriženim linijama za uspostavljanje sučelja. Prilikom pomicanja okulara, točka sjecišta polja mora biti poravnata sa sučeljem (slika 4) ima ulogu sučelja, na čijoj se površini lomi svjetlosni snop. Budući da su zrake raspršene, granica između svjetla i sjene ispada mutna, preljevna. Ova pojava se otklanja pomoću kompenzatora disperzije (5). Zraka se zatim propušta kroz leću (6) i prizmu (7). Ploča (8) ima vizirajuće crte (dvije ravne crte križane poprečno), kao i skalu s indeksima loma, koja se promatra kroz okular (9). Iz njega se izračunava indeks loma.

Razdjelna crta između granica polja će odgovarati kutu unutrašnje totalne refleksije, koji ovisi o indeksu loma uzorka.

Refraktometrija se koristi za određivanje čistoće i autentičnosti tvari. Ovom se metodom također utvrđuje koncentracija tvari u otopinama tijekom kontrole kvalitete, koja se izračunava pomoću kalibracijskog grafa (graf koji prikazuje ovisnost indeksa loma uzorka o njegovoj koncentraciji).

U poduzeću KorolevPharm indeks loma se određuje u skladu s odobrenom regulatornom dokumentacijom tijekom ulazne kontrole sirovina, u ekstraktima vlastite proizvodnje, kao i tijekom proizvodnje Gotovi proizvodi. Određivanje provode kvalificirani zaposlenici akreditiranog fizičko-kemijskog laboratorija pomoću refraktometra IRF-454 B2M.

Ako prema rezultatima ulazna kontrola indeks loma sirovine ne odgovara potrebne zahtjeve, odjel kontrole kvalitete izdaje Izvješće o nesukladnosti, na temelju kojeg se ova serija sirovina vraća dobavljaču.

Metoda određivanja

1. Prije početka mjerenja provjerava se čistoća površina prizmi u međusobnom kontaktu.

2. Provjera nulte točke. Nanesite 2÷3 kapi destilirane vode na površinu mjerne prizme i pažljivo je prekrijte svjetlećom prizmom. Otvaramo prozor za rasvjetu i pomoću ogledala postavljamo izvor svjetlosti u najintenzivnijem smjeru. Okretanjem vijaka okulara dobivamo jasnu, oštru razliku između tamnih i svijetlih polja u njegovom vidnom polju. Zakrenemo vijak i usmjerimo liniju sjene i svjetla tako da se podudara s točkom u kojoj se linije sijeku u gornjem prozoru okulara. Na okomitoj crti u donjem prozorčiću okulara vidimo željeni rezultat - indeks loma destilirane vode na 20°C (1,333). Ako se očitanja razlikuju, vijkom namjestite indeks loma na 1,333 i pomoću ključa (uklonite vijak za podešavanje) dovedite granicu sjene i svjetla do točke gdje se linije sijeku.

3. Odredite indeks loma. Podignemo komoru rasvjetne prizme i odstranimo vodu filter papirom ili gazom. Zatim nanesite 1-2 kapi ispitne otopine na površinu mjerne prizme i zatvorite komoru. Okrećite vijke dok se granice sjene i svjetla ne poklope s točkom sjecišta linija. Na okomitoj crti u donjem prozorčiću okulara vidimo željeni rezultat - indeks loma uzorka za ispitivanje. Indeks loma računamo pomoću skale u donjem prozoru okulara.

4. Pomoću kalibracijskog grafa utvrđujemo odnos između koncentracije otopine i indeksa loma. Za konstruiranje grafa potrebno je pripremiti standardne otopine nekoliko koncentracija pomoću pripravaka kemijski čistih tvari, izmjeriti njihove indekse loma i dobivene vrijednosti nanijeti na ordinatnu os, a odgovarajuće koncentracije otopina na apscisnu os. Potrebno je odabrati koncentracijske intervale pri kojima se uočava linearni odnos između koncentracije i indeksa loma. Mjerimo indeks loma uzorka koji proučavamo i pomoću grafikona određujemo njegovu koncentraciju.

Prijeđimo na detaljnije razmatranje indeksa loma, koji smo uveli u §81 pri formuliranju zakona loma.

Indeks loma ovisi o optičkim svojstvima medija iz kojeg zraka pada i medija u koji prodire. Indeks loma dobiven kada svjetlost iz vakuuma padne na bilo koji medij naziva se apsolutni indeks loma tog medija.

Riža. 184. Relativni indeks loma dvaju medija:

Neka apsolutni indeks loma prvog medija bude, a drugog sredstva - . S obzirom na lom na granici prvog i drugog medija, pobrinut ćemo se da indeks loma pri prijelazu iz prvog medija u drugi, tzv. relativni pokazatelj loma, jednak je omjeru apsolutnih indeksa loma drugog i prvog medija:

(Slika 184). Naprotiv, pri prelasku iz drugog medija u prvi imamo relativni indeks loma

Utvrđena veza između relativnog indeksa loma dvaju medija i njihovih apsolutnih indeksa loma mogla bi se izvesti teorijski, bez novih pokusa, kao što se to može učiniti za zakon reverzibilnosti (§82),

Medij s većim indeksom loma naziva se optički gušći. Obično se mjeri indeks loma različitih medija u odnosu na zrak. Apsolutni pokazatelj lom zraka jednak je . Dakle, apsolutni indeks loma bilo kojeg medija povezan je s njegovim indeksom loma u odnosu na zrak formulom

Tablica 6. Indeks loma različitih tvari u odnosu na zrak

Indeks loma ovisi o valnoj duljini svjetlosti, odnosno o njezinoj boji. Različite boje odgovaraju različitim indeksima loma. Ovaj fenomen, nazvan disperzija, ima važnu ulogu u optici. U sljedećim poglavljima više ćemo se puta baviti ovim fenomenom. Podaci navedeni u tablici. 6, odnosi se na žuto svjetlo.

Zanimljivo je primijetiti da se zakon refleksije može formalno napisati u istom obliku kao i zakon refrakcije. Prisjetimo se da smo se dogovorili da uvijek mjerimo kutove od okomice na odgovarajuću zraku. Stoga moramo uzeti u obzir upadni kut i kut refleksije suprotnih predznaka, tj. zakon refleksije može se napisati kao

Uspoređujući (83.4) sa zakonom loma, vidimo da se zakon refleksije može smatrati kao poseban slučaj zakon refrakcije na . Ova formalna sličnost zakona refleksije i refrakcije je od velike koristi u rješavanju praktičnih problema.

Indeks loma je u prethodnom izlaganju imao značenje konstante medija, neovisno o intenzitetu svjetlosti koja kroz njega prolazi. Ovakva interpretacija indeksa loma je sasvim prirodna, ali u slučaju visokih intenziteta zračenja, koji se mogu postići modernim laserima, nije opravdana. Svojstva medija kroz koji prolazi jaka sila svjetlosno zračenje, u ovom slučaju ovisi o njegovom intenzitetu. Kako kažu, okruženje postaje nelinearno. Nelinearnost medija očituje se, posebice, u činjenici da svjetlosni val visokog intenziteta mijenja indeks loma. Ovisnost indeksa loma o intenzitetu zračenja ima oblik

Ovdje je uobičajeni indeks loma, i nelinearni indeks loma, i faktor proporcionalnosti. Dodatni član u ovoj formuli može biti pozitivan ili negativan.

Relativne promjene indeksa loma su relativno male. Kod nelinearnog indeksa loma. No, čak i takve male promjene u indeksu loma su uočljive: očituju se u neobičnom fenomenu samofokusiranja svjetlosti.

Razmotrimo medij s pozitivnim nelinearnim indeksom loma. U tom slučaju područja povećanog intenziteta svjetlosti su istovremeno i područja povećanog indeksa loma. Tipično, u stvarnom laserskom zračenju, raspodjela intenziteta po presjeku snopa zraka je neuniformna: intenzitet je maksimalan duž osi i glatko se smanjuje prema rubovima snopa, kao što je prikazano na slici. 185 pune krivulje. Slična raspodjela također opisuje promjenu indeksa loma po presjeku ćelije s nelinearnim medijem duž čije se osi širi laserska zraka. Indeks loma, koji je najveći duž osi kivete, glatko opada prema njezinim stijenkama (isprekidane krivulje na sl. 185).

Snop zraka koji izlazi iz lasera paralelno s osi, ulazeći u medij s promjenjivim indeksom loma, skreće se u smjeru gdje je veći. Stoga povećani intenzitet u blizini kivete dovodi do koncentracije svjetlosnih zraka u ovom području, što je shematski prikazano u presjecima i na sl. 185, a to dovodi do daljnjeg povećanja. U konačnici, efektivni presjek svjetlosnog snopa koji prolazi kroz nelinearni medij značajno se smanjuje. Svjetlost prolazi kroz uski kanal s visokim indeksom loma. Time se laserski snop zraka sužava, a nelinearni medij pod utjecajem intenzivnog zračenja djeluje kao sabirna leća. Taj se fenomen naziva samofokusiranje. Može se uočiti, na primjer, u tekućem nitrobenzenu.

Riža. 185. Raspodjela intenziteta zračenja i indeksa loma po presjeku laserske zrake zraka na ulazu u kivetu (a), blizu ulaznog kraja (), u sredini (), blizu izlaznog kraja kivete ( )

Određivanje indeksa loma prozirnih krutih tijela

I tekućine

Uređaji i pribor: mikroskop sa svjetlosnim filtrom, planparalelna ploča s oznakom AB u obliku križa; refraktometar marke "RL"; set tekućina.

Cilj rada: odrediti indekse loma stakla i tekućina.

Određivanje indeksa loma stakla pomoću mikroskopa

Za određivanje indeksa loma prozirnog krutog tijela koristi se planparalelna ploča od ovog materijala s oznakom.

Oznaka se sastoji od dvije međusobno okomite ogrebotine, od kojih je jedna (A) nanesena na donju, a druga (B) nanesena na gornju površinu ploče. Ploča je osvijetljena monokromatskim svjetlom i promatrana kroz mikroskop. Na
riža. Slika 4.7 prikazuje poprečni presjek proučavane ploče vertikalnom ravninom.

Zrake AD i AE nakon loma na granici staklo-zrak putuju u smjerovima DD1 i EE1 i ulaze u leću mikroskopa.

Promatrač koji gleda ploču odozgo vidi točku A na sjecištu nastavka zraka DD1 i EE1, tj. u točki C.

Stoga se promatraču čini da se točka A nalazi u točki C. Nađimo odnos između indeksa loma n materijala ploče, debljine d i prividne debljine d1 ploče.

4.7 jasno je da je VD = VStgi, BD = AVtgr, odakle

tgi/tgr = AB/BC,

gdje je AB = d – debljina ploče; BC = d1 prividna debljina ploče.

Ako su kutovi i i r mali, tada

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

oni. Sini/Sinr = d/d1.

Uzimajući u obzir zakon loma svjetlosti, dobivamo

Mjerenje d/d1 vrši se pomoću mikroskopa.

Optički dizajn mikroskopa sastoji se od dva sustava: sustava promatranja, koji uključuje leću i okular montiran u cijevi, i sustava osvjetljenja, koji se sastoji od zrcala i uklonjivog filtra. Slika se fokusira rotiranjem ručica koje se nalaze s obje strane tubusa.

Na osi desne ručke montiran je disk sa skalom za biranje.

Očitanje b duž kotačića u odnosu na fiksnu kazaljku određuje udaljenost h od leće do postolja mikroskopa:

Koeficijent k pokazuje do koje se visine pomiče cijev mikroskopa kada se ručka okrene za 1°.

Promjer leće u ovoj postavi je malen u usporedbi s udaljenošću h, tako da krajnja zraka koja ulazi u leću tvori mali kut i s optičkom osi mikroskopa.

Kut loma r svjetlosti u ploči je manji od kuta i, tj. je također mala, što odgovara uvjetu (4.5).

Radni nalog

1. Postavite ploču na postolje mikroskopa tako da sjecište linija A i B (vidi sl.

Indeks loma

4.7) bio je na vidiku.

2. Zakrenite ručicu mehanizma za podizanje kako biste podigli cijev u gornji položaj.

3. Gledajući kroz okular, zakrenite ručicu kako biste glatko spustili cijev mikroskopa sve dok se u vidnom polju ne vidi jasna slika ogrebotine B nanesene na gornju površinu ploče. Zabilježite očitanje b1 kraka, koje je proporcionalno udaljenosti h1 od leće mikroskopa do gornjeg ruba ploče: h1 = kb1 (Sl.

4. Nastavite lagano spuštati cijev dok ne dobijete jasnu sliku ogrebotine A, za koju se promatraču čini da se nalazi u točki C. Zabilježite novo očitanje b2 brojčanika. Udaljenost h1 od leće do gornje površine ploče proporcionalna je b2:
h2 = kb2 (slika 4.8, b).

Udaljenosti od točaka B i C do leće su jednake, jer ih promatrač vidi jednako jasno.

Pomak cijevi h1-h2 jednak je prividnoj debljini ploče (sl.

d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4.8)

5. Izmjerite debljinu ploče d na sjecištu poteza. Da biste to učinili, postavite pomoćnu staklenu ploču 2 ispod ploče 1 koja se proučava (Sl. 4.9) i spustite cijev mikroskopa sve dok leća (lagano) ne dodirne ploču koja se proučava. Obratite pažnju na indikaciju brojčanika a1. Uklonite ploču koju proučavate i spustite cijev mikroskopa dok leća ne dodirne ploču 2.

Napomena čitanje a2.

Leća mikroskopa tada će se spustiti do visine jednake debljini ploče koja se proučava, tj.

d = (a1-a2)k. (4.9)

6. Izračunajte indeks loma materijala ploče pomoću formule

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

7. Ponovite sva gornja mjerenja 3 - 5 puta, izračunajte prosječnu vrijednost n, apsolutnu i relativna pogreška rn i rn/n.

Određivanje indeksa loma tekućina pomoću refraktometra

Instrumenti koji se koriste za određivanje indeksa loma zovu se refraktometri.

Opći izgled i optički dizajn RL refraktometra prikazani su na slici. 4.10 i 4.11.

Mjerenje indeksa loma tekućina pomoću RL refraktometra temelji se na fenomenu loma svjetlosti koja prolazi kroz međupovršinu između dva medija s različitim indeksima loma.

Svjetlosni snop (Sl.

4.11) iz izvora 1 (svjetla sa žarnom niti ili fluorescentna difuzno svjetlo) pomoću zrcala 2 usmjerava se kroz prozor u tijelu uređaja na dvostruku prizmu koja se sastoji od prizmi 3 i 4, koje su izrađene od stakla s indeksom loma 1,540.

Površina AA gornje rasvjetne prizme 3 (sl.

4.12, a) mat i služi za osvjetljavanje tekućine raspršenom svjetlošću, taloženom u tankom sloju u razmaku između prizmi 3 i 4. Svjetlost raspršena mat površinom 3 prolazi kroz ravninski paralelni sloj tekućine koja se proučava i pada na dijagonalnoj plohi BB donje prizme 4 pod različitim
kutovi i u rasponu od nula do 90°.

Da bi se izbjegao fenomen potpune unutarnje refleksije svjetlosti na površini eksploziva, indeks loma tekućine koja se proučava mora biti manji od indeksa loma stakla prizme 4, tj.

manje od 1.540.

Zraka svjetlosti čiji je upadni kut 90° naziva se pašnjakom.

Klizna zraka, lomljena na granici tekućeg stakla, putovat će u prizmi 4 pod najvećim kutom loma r itd< 90о.

Refrakcija klizne zrake u točki D (vidi sl. 4.12, a) slijedi zakon

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

ili nf = nst sinrpr, (4.12)

budući da je sinip = 1.

Na površini BC prizme 4 dolazi do ponovnog loma svjetlosnih zraka i tada

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

gdje je a lomna zraka prizme 4.

Zajedničkim rješavanjem sustava jednadžbi (4.12), (4.13), (4.14) može se dobiti formula koja povezuje indeks loma nj tekućine koja se proučava s graničnim kutom loma r'pr zrake koja izlazi iz prizme. 4:

Ako se teleskop postavi na putanju zraka koje izlaze iz prizme 4, tada će donji dio njegovog vidnog polja biti osvijetljen, a gornji će biti taman. Granicu između svijetlog i tamnog polja tvore zrake s najvećim kutom loma r¢pr. U ovom sustavu nema zraka s kutom loma manjim od r¢pr (sl.

Vrijednost r¢pr, dakle, i položaj chiaroscuro granice ovise samo o indeksu loma nf tekućine koja se proučava, budući da su nst i a konstantne vrijednosti u ovom uređaju.

Znajući nst, a i r¢pr, možete izračunati nl pomoću formule (4.15). U praksi se formula (4.15) koristi za umjeravanje skale refraktometra.

Na skali 9 (vidi.

riža. 4.11) lijevo su vrijednosti indeksa loma za ld = 5893 Å. Ispred okulara 10 - 11 nalazi se pločica 8 sa oznakom (—-).

Pomicanjem okulara zajedno s pločicom 8 po skali, moguće je poravnati oznaku sa sučeljem između tamnog i svijetlog vidnog polja.

Podjela graduirane ljestvice 9, koja se podudara s oznakom, daje vrijednost indeksa loma nl tekućine koja se proučava. Leća 6 i okular 10 - 11 čine teleskop.

Rotirajuća prizma 7 mijenja smjer snopa, usmjeravajući ga u okular.

Zbog disperzije stakla i tekućine koja se proučava, umjesto jasne granice između tamnog i svijetlog polja, kada se promatra u bijeloj svjetlosti, dobiva se dugina traka. Da bi se uklonio ovaj učinak, koristi se kompenzator disperzije 5, postavljen ispred leće teleskopa. Glavni dio kompenzatora je prizma, koja je zalijepljena od tri prizme i može se okretati u odnosu na os teleskopa.

Lomni kutovi prizme i njihov materijal odabrani su tako da žuta svjetlost valne duljine ld =5893 Å prolazi kroz njih bez loma. Ako se na putu obojenih zraka postavi kompenzacijska prizma tako da je njezina disperzija jednaka veličini, ali suprotnog predznaka disperziji mjerne prizme i tekućine, tada će ukupna disperzija biti nula. U tom će slučaju snop svjetlosnih zraka biti skupljen u bijelu zraku, čiji se smjer podudara sa smjerom granične žute zrake.

Stoga, kada se kompenzacijska prizma okrene, boja se eliminira. Zajedno s prizmom 5, kotačić disperzije 12 rotira u odnosu na nepomični pokazivač (vidi sl. 4.10). Kut rotacije Z kraka omogućuje procjenu vrijednosti prosječne disperzije tekućine koja se proučava.

Skala brojčanika mora biti graduirana. Raspored je uključen uz instalaciju.

Radni nalog

1. Podignite prizmu 3, stavite 2-3 kapi ispitne tekućine na površinu prizme 4 i spustite prizmu 3 (vidi sliku 4.10).

3. Koristeći okularno nišanjenje, postignite oštru sliku ljestvice i sučelja između vidnih polja.

4. Okretanjem ručice 12 kompenzatora 5 uništite boju sučelja između vidnih polja.

Pomičući okular po skali, poravnajte oznaku (—-) s rubom tamnog i svijetlog polja i zapišite vrijednost indikatora tekućine.

6. Pregledajte predloženi skup tekućina i procijenite pogrešku mjerenja.

7. Nakon svakog mjerenja obrišite površinu prizmi filter papirom natopljenim destiliranom vodom.

Kontrolna pitanja

opcija 1

Definirajte apsolutni i relativni indeks loma medija.

2. Nacrtajte putanju zraka preko sučelja između dva medija (n2> n1 i n2< n1).

3. Odredite odnos koji povezuje indeks loma n s debljinom d i prividnom debljinom d¢ ploče.

4. Zadatak. Granični kut potpune unutarnje refleksije za određenu tvar je 30°.

Odredite indeks loma te tvari.

Odgovor: n =2.

opcija 2

1. Što je fenomen totalne unutarnje refleksije?

2. Opišite konstrukciju i princip rada refraktometra RL-2.

3. Objasnite ulogu kompenzatora u refraktometru.

4. Zadatak. Žarulja se spušta iz središta okrugle splavi na dubinu od 10 m. Nađite minimalni radijus splavi, dok ni jedna zraka žarulje ne smije doći do površine.

Odgovor: R = 11,3 m.

INDEKS LOMA, ili INDEKS LOMA, je apstraktni broj koji karakterizira snagu loma prozirnog medija. Određen je indeks loma latinično pismoπ i definira se kao omjer sinusa kuta upada i sinusa kuta loma zrake koja ulazi iz šupljine u dani prozirni medij:

n = sin α/sin β = const ili kao omjer brzine svjetlosti u praznini i brzine svjetlosti u danom prozirnom mediju: n = c/νλ iz praznine u dani prozirni medij.

Indeks loma se smatra mjerom optičke gustoće medija

Tako određen indeks loma naziva se apsolutni indeks loma, za razliku od relativnog tzv.

e. pokazuje koliko se puta usporava brzina širenja svjetlosti kada se promijeni njezin indeks loma, što je određeno omjerom sinusa kuta upada i sinusa kuta loma kada zraka prolazi iz medija od jedne gustoće u medij druge gustoće. Relativni indeks loma jednak je omjeru apsolutnih indeksa loma: n = n2/n1, gdje su n1 i n2 apsolutni indeksi loma prvog i drugog medija.

Apsolutni indeks loma svih tijela - čvrstih, tekućih i plinovitih - veći je od jedinice i kreće se od 1 do 2, a samo u rijetkim slučajevima prelazi 2.

Indeks loma ovisi io svojstvima medija i o valnoj duljini svjetlosti i raste sa smanjenjem valne duljine.

Stoga se slovu p dodjeljuje indeks koji označava kojoj valnoj duljini indikator pripada.

INDEKS LOMA

Na primjer, za staklo TF-1 indeks loma u crvenom dijelu spektra je nC = 1,64210, a u ljubičastom dijelu nG’ = 1,67298.

Indeksi loma nekih prozirnih tijela

Zrak - 1,000292

Voda - 1.334

Eter - 1.358

Etilni alkohol - 1.363

Glicerin - 1,473

Organsko staklo (pleksiglas) - 1, 49

Benzol - 1,503

(Krunsko staklo - 1.5163

Jela (kanadska), balzam 1,54

Staklena teška kruna - 1, 61 26

Kremeno staklo - 1.6164

Ugljikov disulfid - 1,629

Stakleni teški kremen - 1, 64 75

Monobromnaftalen - 1,66

Staklo je najteži kremen - 1,92

Dijamant - 2,42

Razlika u indeksu loma za različite dijelove spektra uzrok je kromatizma, tj.

razlaganje bijele svjetlosti pri prolasku kroz lomne elemente - leće, prizme itd.

Laboratorijski rad br.41

Određivanje indeksa loma tekućina pomoću refraktometra

Svrha rada: određivanje indeksa loma tekućina metodom potpune unutarnje refleksije pomoću refraktometra. IRF-454B; proučavanje ovisnosti indeksa loma otopine o njezinoj koncentraciji.

Opis instalacije

Kada se nemonokromatska svjetlost lomi, ona se rastavlja na sastavne boje u spektar.

Ova pojava je posljedica ovisnosti indeksa loma tvari o frekvenciji (valnoj duljini) svjetlosti i naziva se disperzija svjetlosti.

Uobičajeno je karakterizirati snagu loma medija pomoću indeksa loma na valnoj duljini λ = 589,3 nm (prosječna valna duljina dviju bliskih žutih linija u spektru natrijeve pare).

60. Koje se metode za određivanje koncentracije tvari u otopini koriste u atomskoj apsorpcijskoj analizi?

Ovaj indeks loma je označen nD.

Mjera disperzije je prosječna disperzija, definirana kao razlika ( nF-nC), Gdje nF- indeks loma tvari na valnoj duljini λ = 486,1 nm (plava linija u vodikovom spektru), nC– indeks loma tvari λ - 656,3 nm (crvena linija u vodikovom spektru).

Refrakcija tvari karakterizirana je vrijednošću relativne disperzije: Referentne knjige obično daju vrijednost obrnutu relativnoj disperziji, tj.

tj. gdje je koeficijent disperzije, odnosno Abbeov broj.

Postrojenje za određivanje indeksa loma tekućina sastoji se od refraktometra IRF-454B s granicama mjerenja indikatora; refrakcija nD u rasponu od 1,2 do 1,7; ispitna tekućina, salvete za brisanje površina prizmi.

Refraktometar IRF-454B je instrument dizajniran za direktno mjerenje indeksa loma tekućina, kao i za određivanje prosječne disperzije tekućina u laboratorijskim uvjetima.

Princip rada uređaja IRF-454B temelji se na fenomenu totalne unutarnje refleksije svjetlosti.

Shematski dijagram uređaja prikazan je na sl. 1.

Tekućina koja se ispituje stavlja se između dvije strane prizme 1 i 2. Prizma 2 s dobro uglačanim rubom AB je mjerna, a prizma 1 s mat rubom A1 U1 - rasvjeta. Zrake iz izvora svjetlosti padaju na rub A1 S1 , lomiti se, pasti na mat površinu A1 U1 i raspršene su ovom površinom.

Zatim prolaze kroz sloj tekućine koja se proučava i dospiju na površinu. AB prizme 2.

Prema zakonu loma, gdje su i kutovi loma zraka u tekućini, odnosno prizmi.

Kako se upadni kut povećava, tako se povećava i kut loma i dostiže najveću vrijednost kada, tj.

e. kada zraka u tekućini klizi po površini AB. Stoga, . Dakle, zrake koje izlaze iz prizme 2 ograničene su na određeni kut.

Zrake koje dolaze iz tekućine u prizmu 2 ispod veliki kutovi podvrgnuti potpunoj unutarnjoj refleksiji na sučelju AB a ne prolaze kroz prizmu.

Predmetni uređaj ispituje tekućine čiji je indeks loma manji od indeksa loma prizme 2, stoga će zrake svih smjerova lomljene na granici tekućine i stakla ulaziti u prizmu.

Očito je da će dio prizme koji odgovara zrakama koje nisu prošle biti zatamnjen. Kroz teleskop 4, koji se nalazi na putanji zraka koje izlaze iz prizme, može se promatrati podjela vidnog polja na svijetli i tamni dio.

Rotacijom sustava prizmi 1-2 poravnava se sučelje svijetlog i tamnog polja s križem navoja okulara teleskopa. Sustav prizmi 1-2 spojen je na ljestvicu koja je kalibrirana na vrijednosti indeksa loma.

Ljestvica se nalazi u donjem dijelu vidnog polja cijevi i, kada se kombinira dio vidnog polja s križem niti, daje odgovarajuću vrijednost indeksa loma tekućine.

Zbog disperzije, sučelje vidnog polja u bijeloj svjetlosti bit će obojeno. Za uklanjanje obojenja, kao i za određivanje prosječne disperzije ispitivane tvari koristi se kompenzator 3 koji se sastoji od dva sustava zalijepljenih direktnih prizmi (Amichi prizme).

Prizme se mogu okretati istovremeno različite strane preciznim rotacijskim mehaničkim uređajem, čime se mijenja vlastita disperzija kompenzatora i eliminira obojenost granice vidnog polja promatranog optičkim sustavom 4. Na kompenzator je spojen bubanj sa ljestvicom, pomoću kojeg se parametar disperzije određuje određuje se, što omogućuje izračunavanje prosječne disperzije tvari.

Radni nalog

Namjestite uređaj tako da svjetlost iz izvora (žarulja sa žarnom niti) ulazi u rasvjetnu prizmu i ravnomjerno osvjetljava vidno polje.

2. Otvorite mjernu prizmu.

Staklenim štapićem nakapajte nekoliko kapi vode na njegovu površinu i pažljivo zatvorite prizmu. Razmak između prizmi mora biti ravnomjerno ispunjen tankim slojem vode (na to obratite posebnu pozornost).

Pomoću vijka uređaja sa ljestvicom uklonite obojenost vidnog polja i postignite oštru granicu između svjetla i sjene. Poravnajte ga pomoću drugog vijka s referentnim križem okulara instrumenta. Odredite indeks loma vode pomoću skale okulara s točnošću do tisućinki.

Usporedite dobivene rezultate s referentnim podacima za vodu. Ako razlika između izmjerenog indeksa loma i tabličnog ne prelazi ± 0,001, tada je mjerenje obavljeno ispravno.

Vježba 1

1. Pripremite otopinu stolna sol (NaCl) s koncentracijom blizu granice topljivosti (na primjer, C = 200 g/litri).

Izmjerite indeks loma dobivene otopine.

3. Razrjeđivanjem otopine cijeli broj puta dobiti ovisnost indikatora; loma na koncentraciju otopine i ispuni tablicu. 1.

stol 1

Vježbajte. Kako samo razrjeđivanjem dobiti koncentraciju otopine jednaku 3/4 maksimalne (početne)?

Izgradite grafikon ovisnosti n=n(C). Daljnja obrada eksperimentalnih podataka provodi se prema uputama nastavnika.

Obrada eksperimentalnih podataka

a) Grafička metoda

Odredite nagib s grafikona U, koji će, pod eksperimentalnim uvjetima, karakterizirati otopljenu tvar i otapalo.

2. Pomoću grafikona odredite koncentraciju otopine NaCl daje laborant.

b) Analitička metoda

Izračunajte metodom najmanjih kvadrata A, U I SB.

Na temelju pronađenih vrijednosti A I U odrediti prosječnu koncentraciju otopine NaCl daje laborant

Kontrolna pitanja

Disperzija svjetlosti. Koja je razlika između normalne disperzije i anomalne disperzije?

2. Što je fenomen totalne unutarnje refleksije?

3. Zašto ova postavka ne može mjeriti indeks loma tekućine veći od indeksa loma prizme?

4. Zašto lice prizme A1 U1 čine li ga mat?

Degradacija, indeks

Psihološka enciklopedija

Način procjene stupnja mentalne degradacije! funkcije mjerene Wechsler-Bellevue testom. Indeks se temelji na zapažanju da neke sposobnosti mjerene testom opadaju s godinama, ali druge ne.

Indeks

Psihološka enciklopedija

- indeks, registar imena, naslova i sl. U psihologiji - digitalni pokazatelj za kvantitativnu ocjenu, karakterizaciju pojava.

O čemu ovisi indeks loma tvari?

Indeks

Psihološka enciklopedija

1. Najopćenitije značenje: sve što se koristi za obilježavanje, identificiranje ili usmjeravanje; oznake, natpise, znakove ili simbole. 2. Formula ili broj, često izražen kao koeficijent, koji pokazuje neki odnos između vrijednosti ili mjerenja ili između...

Društvenost, Index

Psihološka enciklopedija

Osobina koja izražava društvenost osobe. Sociogram, na primjer, pruža, između ostalih mjera, procjenu društvenosti različitih članova skupine.

Izbor, Kazalo

Psihološka enciklopedija

Formula za procjenu moći određenog testa ili ispitne stavke u međusobnom razlikovanju pojedinaca.

Pouzdanost, indeks

Psihološka enciklopedija

Statistika koja daje procjenu korelacije između stvarnih vrijednosti dobivenih testom i teoretski točnih vrijednosti.

Ovaj indeks je dan kao vrijednost r, gdje je r izračunati koeficijent pouzdanosti.

Predviđanje izvedbe, indeks

Psihološka enciklopedija

Mjerenje u kojoj se mjeri znanje o jednoj varijabli može koristiti za predviđanje druge varijable, s obzirom da je korelacija između varijabli poznata. Obično se u simboličkom obliku to izražava kao E, indeks je predstavljen kao 1 -((...

Riječi, kazalo

Psihološka enciklopedija

Opći izraz za bilo koju sustavnu učestalost pojavljivanja riječi u pisanom i/ili govornom jeziku.

Često su takvi indeksi ograničeni na određena jezična područja, na primjer, udžbenici za prvi razred, interakcije roditelj-dijete. No, procjene su poznate...

Tjelesne strukture, indeks

Psihološka enciklopedija

Eysenckovo predloženo mjerenje tijela na temelju omjera visine i opsega prsa.

Oni čiji su rezultati bili u "normalnom" rasponu nazvani su mezomorfi, oni unutar standardne devijacije ili iznad prosjeka nazvani su leptomorfi, a oni unutar standardne devijacije ili...

ZA PREDAVANJE br.24

"INSTRUMENTALNE METODE ANALIZE"

REFRAKTOMETRIJA.

Književnost:

1. V.D. Ponomarev “Analytical Chemistry” 1983 246-251

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

REFRAKTOMETRIJA.

Refraktometrija je jedna od najjednostavnijih fizikalnih metoda analize uz minimalnu količinu analita i provodi se u vrlo kratkom vremenu.

Refraktometrija- metoda koja se temelji na fenomenu refrakcije ili refrakcije tj.

mijenjanje smjera širenja svjetlosti pri prelasku iz jednog medija u drugi.

Lom, kao i apsorpcija svjetlosti, posljedica je njezine interakcije s medijem.

Riječ refraktometrija znači mjerenje lom svjetlosti, koji se procjenjuje vrijednošću indeksa loma.

Vrijednost indeksa loma n ovisi

1) o sastavu tvari i sustava,

2) iz činjenice u kojoj koncentraciji te koje molekule svjetlosni snop susreće na svom putu jer

Pod utjecajem svjetlosti molekule različitih tvari se različito polariziraju. Na toj se ovisnosti temelji refraktometrijska metoda.

Ova metoda ima niz prednosti, zbog čega je našla široku primjenu kako u kemijskim istraživanjima tako iu upravljanju tehnološkim procesima.

1) Mjerenje indeksa loma je visoko jednostavan proces, koji se provodi točno i uz minimalno vrijeme i količinu tvari.

2) Obično refraktometri pružaju točnost do 10% u određivanju indeksa loma svjetlosti i sadržaja analita

Metoda refraktometrije koristi se za kontrolu autentičnosti i čistoće, identifikaciju pojedinačnih tvari te određivanje strukture organskih i anorganskih spojeva pri proučavanju otopina.

Refraktometrija se koristi za određivanje sastava dvokomponentnih otopina i za ternarne sustave.

Fizičke osnove metode

INDEKS LOMA.

Što je veća razlika u brzini širenja svjetlosti u to dvoje, to je veće odstupanje svjetlosne zrake od svog izvornog smjera kada prelazi iz jednog medija u drugi.

ovim sredinama.

Razmotrimo lom svjetlosne zrake na granici bilo koje dvije prozirne sredine I i II (vidi.

Riža.). Složimo se da medij II ima veću lomnu moć i stoga n1 I n2— prikazuje lom odgovarajućeg medija. Ako medij I nije vakuum ili zrak, tada će omjer sin upadnog kuta svjetlosne zrake i sin kuta loma dati vrijednost relativnog indeksa loma n rel. Vrijednost n rel.

Koliki je indeks loma stakla? A kada to trebate znati?

također se može definirati kao omjer indeksa loma medija koji se razmatra.

notrel. = —— = —

Vrijednost indeksa loma ovisi o

1) priroda tvari

Priroda tvari u ovom slučaju određena je stupnjem deformabilnosti njegovih molekula pod utjecajem svjetlosti - stupnjem polarizabilnosti.

Što je polarizabilnost intenzivnija, to je lom svjetlosti jači.

2)valna duljina upadne svjetlosti

Mjerenje indeksa loma provodi se na valnoj duljini svjetlosti od 589,3 nm (linija D natrijeva spektra).

Ovisnost indeksa loma o valnoj duljini svjetlosti naziva se disperzija.

Što je valna duljina kraća, to je refrakcija veća. Stoga se zrake različitih valnih duljina različito lome.

3)temperatura , na kojoj se provodi mjerenje. Preduvjet za određivanje indeksa loma je usklađenost temperaturni režim. Obično se određivanje provodi na 20±0,30C.

Kako se temperatura povećava, indeks loma se smanjuje; kako se temperatura smanjuje, on raste..

Korekcija za temperaturne učinke izračunava se pomoću sljedeće formule:

nt=n20+ (20-t) 0,0002, gdje je

nt – Pozdrav indeks loma na određenoj temperaturi,

n20-indeks loma na 200C

Utjecaj temperature na vrijednosti indeksa loma plinova i tekućina povezan je s vrijednostima njihovih koeficijenata volumetrijske ekspanzije.

Volumen svih plinova i tekućina se povećava kada se zagrijavaju, gustoća se smanjuje i, posljedično, indikator se smanjuje

Indeks loma izmjeren na 200C i valnoj duljini svjetlosti od 589,3 nm označen je indeksom nD20

Ovisnost indeksa loma homogenog dvokomponentnog sustava o njegovom stanju eksperimentalno se utvrđuje određivanjem indeksa loma za niz standardnih sustava (na primjer, otopina), čiji je sadržaj komponenti poznat.

4) koncentracija tvari u otopini.

Za mnoge vodene otopine tvari, pouzdano se mjere indeksi loma pri različitim koncentracijama i temperaturama, au tim se slučajevima mogu koristiti referentni podaci refraktometrijske tablice.

Praksa pokazuje da kada sadržaj otopljene tvari ne prelazi 10-20%, uz grafičku metodu, u mnogim slučajevima moguće je koristiti linearna jednadžba poput:

n=ne+FC,

n- indeks loma otopine,

Ne je indeks loma čistog otapala,

C— koncentracija otopljene tvari, %

F-empirijski koeficijent, čija se vrijednost nalazi

određivanjem indeksa loma otopina poznate koncentracije.

REFRAKTOMETRI.

Refraktometri su instrumenti koji se koriste za mjerenje indeksa loma.

Postoje 2 tipa ovih uređaja: refraktometar tipa Abbe i tipa Pulfrich. U oba slučaja mjerenja se temelje na određivanju maksimalnog kuta loma. U praksi se koriste refraktometri raznih sustava: laboratorijski-RL, univerzalni RLU itd.

Indeks loma destilirane vode je n0 = 1,33299, ali praktički se ovaj pokazatelj uzima kao referenca kao n0 =1,333.

Princip rada refraktometara temelji se na određivanju indeksa loma metodom graničnog kuta (kuta totalne refleksije svjetlosti).

Ručni refraktometar

Abbeov refraktometar

Ovaj članak otkriva bit takvog koncepta optike kao što je indeks loma. Dane su formule za dobivanje ove vrijednosti kratki osvrt primjena fenomena loma elektromagnetskih valova.

Vid i indeks loma

U osvit civilizacije ljudi su postavljali pitanje: kako oko vidi? Pretpostavlja se da osoba emitira zrake koje osjećaju okolne predmete ili, obrnuto, sve stvari emitiraju takve zrake. Odgovor na ovo pitanje dat je u sedamnaestom stoljeću. Nalazi se u optici i povezan je s indeksom loma. Reflektirajući se od raznih neprozirnih površina i lomeći se na granici s prozirnim, svjetlost daje osobi priliku da vidi.

Svjetlost i indeks loma

Naš planet je obavijen svjetlošću Sunca. I upravo je s valnom prirodom fotona povezan koncept kao što je apsolutni indeks loma. Šireći se u vakuumu, foton ne nailazi na prepreke. Na planetu svjetlost nailazi na mnogo različitih gušćih okruženja: atmosferu (mješavina plinova), vodu, kristale. Budući da su elektromagnetski val, fotoni svjetlosti imaju jednu faznu brzinu u vakuumu (označeno c), au okruženju - drugi (označen v). Omjer prvog i drugog naziva se apsolutni indeks loma. Formula izgleda ovako: n = c / v.

Fazna brzina

Vrijedno je definirati faznu brzinu elektromagnetskog medija. Inače, shvatite što je indeks loma n, Zabranjeno je. Foton svjetlosti je val. To znači da se može prikazati kao paket energije koji oscilira (zamislite segment sinusnog vala). Faza je segment sinusoide kojim val putuje u određenom trenutku vremena (zapamtite da je ovo važno za razumijevanje takve veličine kao što je indeks loma).

Na primjer, faza može biti maksimum sinusoide ili neki segment njezinog nagiba. Fazna brzina vala je brzina kojom se određena faza kreće. Kao što objašnjava definicija indeksa loma, ove vrijednosti se razlikuju za vakuum i za medij. Štoviše, svako okruženje ima vlastitu vrijednost ove količine. Svaki prozirni spoj, bez obzira na sastav, ima indeks loma koji se razlikuje od svih drugih tvari.

Apsolutni i relativni indeks loma

Gore je već pokazano da se apsolutna vrijednost mjeri u odnosu na vakuum. Međutim, to je teško na našem planetu: svjetlost češće pogađa granicu zraka i vode ili kvarca i spinela. Za svaki od ovih medija, kao što je gore spomenuto, indeks loma je različit. U zraku foton svjetlosti putuje u jednom smjeru i ima jednu faznu brzinu (v 1), ali kada uđe u vodu mijenja smjer širenja i faznu brzinu (v 2). Međutim, oba ova pravca leže u istoj ravnini. Ovo je vrlo važno za razumijevanje kako se slika okolnog svijeta formira na mrežnici oka ili na matrici kamere. Omjer dviju apsolutnih vrijednosti daje relativni indeks loma. Formula izgleda ovako: n 12 = v 1 / v 2.

Ali što ako svjetlost, naprotiv, izlazi iz vode i ulazi u zrak? Tada će se ova vrijednost odrediti formulom n 21 = v 2 / v 1. Množenjem relativnih indeksa loma dobivamo n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1. Ovaj odnos vrijedi za bilo koji par medija. Relativni indeks loma može se pronaći iz sinusa upadnog i lomnog kuta n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Ne zaboravite da se kutovi mjere od normale do površine. Normala je linija okomita na površinu. Odnosno, ako je problemu zadan kut α pada u odnosu na samu površinu, tada moramo izračunati sinus (90 - α).

Ljepota indeksa loma i njegove primjene

Za mirnog sunčanog dana odsjaji se igraju na dnu jezera. Tamnoplavi led prekriva stijenu. Dijamant rasipa tisuće iskri na ženskoj ruci. Ove pojave su posljedica činjenice da sve granice prozirnih medija imaju relativni indeks loma. Osim za estetski užitak, ovaj se fenomen može koristiti i za praktičnu primjenu.

Evo primjera:

• Staklena leća skuplja zraku sunčeva svjetlost i zapali travu.
• Laserska zraka fokusira se na oboljeli organ i odsiječe nepotrebno tkivo.
• Sunčeva svjetlost se lomi na starinskom vitraju stvarajući poseban ugođaj.
• Mikroskop povećava slike vrlo malih detalja.
• Leće spektrofotometra skupljaju lasersko svjetlo reflektirano od površine tvari koja se proučava. Na taj način moguće je razumjeti strukturu, a potom i svojstva novih materijala.
• Postoji čak i projekt za fotonsko računalo, gdje se informacije neće prenositi elektronima, kao sada, već fotonima. Takav uređaj će svakako zahtijevati refrakcijske elemente.

Valna duljina

No, Sunce nas opskrbljuje fotonima ne samo u vidljivom spektru. Infracrveno, ultraljubičasto i rendgensko zračenje ljudski vid ne percipira, ali oni utječu na naše živote. IR zrake nas griju, UV fotoni ioniziraju gornje slojeve atmosfere i omogućuju biljkama da fotosintezom proizvode kisik.

A koliko je jednak indeks loma ne ovisi samo o tvarima između kojih se nalazi granica, već i o valnoj duljini upadnog zračenja. O kojoj točno vrijednosti govorimo obično je jasno iz konteksta. To jest, ako knjiga ispituje x-zrake i njihov učinak na ljude, onda n tamo je definirano posebno za ovaj raspon. Ali obično se misli na vidljivi spektar elektromagnetskih valova osim ako nije navedeno nešto drugo.

Indeks loma i refleksija

Kao što je postalo jasno iz gore napisanog, govorimo o o transparentnim medijima. Naveli smo zrak, vodu i dijamant kao primjere. Ali što je s drvetom, granitom, plastikom? Postoji li nešto poput indeksa loma za njih? Odgovor je kompliciran, ali općenito - da.

Prije svega, trebali bismo razmotriti s kakvom svjetlošću imamo posla. Oni mediji koji su neprozirni za vidljive fotone probijaju se rendgenskim ili gama zračenjem. Odnosno, da smo svi supermeni, onda bi nam cijeli svijet oko nas bio transparentan, ali u različitim stupnjevima. Na primjer, zidovi od betona ne bi bili gušći od želea, ali metalni okovi izgledali bi kao komadići gušćeg voća.

Za druge elementarne čestice, mioni, naš je planet općenito proziran skroz i skroz. Svojedobno su znanstvenici imali dosta problema s dokazivanjem same činjenice njihovog postojanja. Milijuni miona probuše nas svake sekunde, no vjerojatnost sudara pojedine čestice s materijom vrlo je mala i to je vrlo teško otkriti. Inače, Baikal će uskoro postati mjesto za “hvatanje” miona. Njegova duboka i Bistra voda idealno za to - posebno zimi. Glavna stvar je da se senzori ne smrzavaju. Dakle, indeks loma betona, na primjer, za rendgenske fotone ima smisla. Štoviše, ozračivanje tvari rendgenskim zrakama jedan je od najpreciznijih i najvažnijih načina proučavanja strukture kristala.

Također je vrijedno zapamtiti da u matematičkom smislu, tvari koje su neprozirne za određeni raspon imaju imaginarni indeks loma. Na kraju, moramo shvatiti da temperatura tvari također može utjecati na njenu prozirnost.

INDEKS LOMA(indeks loma) - optical. karakteristika okoline povezana s lom svjetlosti na granici između dva prozirna optički homogena i izotropna medija tijekom njegovog prijelaza iz jednog medija u drugi i zbog razlike u faznim brzinama širenja svjetlosti u mediju. Vrijednost P. p. jednaka je omjeru ovih brzina. relativna

P. str. ovih sredina. Ako svjetlost pada na drugi ili prvi medij iz (gdje je brzina svjetlosti S), zatim količine apsolutni pp ovih prosjeka. U ovom slučaju, zakon loma se može napisati u obliku gdje su i kutovi upada i loma.

Veličina apsolutnog faktora snage ovisi o prirodi i strukturi tvari, njezinom agregatnom stanju, temperaturi, tlaku itd. Pri visokim intenzitetima, faktor snage ovisi o intenzitetu svjetlosti (vidi. nelinearna optika). U nizu tvari P. se mijenja pod utjecajem vanjskih utjecaja. električni polja ( Kerrov učinak- u tekućinama i plinovima; elektro-optički Pockelsov učinak- u kristalima).

Za određeni medij, apsorpcijska vrpca ovisi o valnoj duljini svjetlosti l, a u području apsorpcijskih vrpci ta je ovisnost anomalna (vidi sl. Disperzija svjetla).U RTG. području, PP za gotovo sve medije je blizu 1, u vidljivom području za tekućine i čvrste tvari- oko 1,5; u IR području za niz prozirnih medija 4.0 (za Ge).

Lit.: Landsberg G.S., Optika, 5. izdanje, M., 1976.; Sivukhin D.V., Opći tečaj, 2. izdanje, [vol. 4] - Optika, M., 1985. V. I. Mališev,

Pri rješavanju problema iz optike često je potrebno znati koliki je indeks loma stakla, vode ili druge tvari. Štoviše, u različite situacije Mogu se koristiti i apsolutne i relativne vrijednosti ove količine.

Dvije vrste indeksa loma

Prvo, razgovarajmo o tome što ovaj broj pokazuje: kako se smjer širenja svjetlosti mijenja u jednom ili drugom prozirnom mediju. Štoviše, elektromagnetski val može doći iz vakuuma, a tada će se indeks loma stakla ili druge tvari nazvati apsolutnim. U većini slučajeva njegova vrijednost je u rasponu od 1 do 2. Samo u vrlo rijetkim slučajevima indeks loma je veći od dva.

Ako se ispred objekta nalazi medij gušći od vakuuma, onda govore o relativnoj vrijednosti. I izračunava se kao omjer dviju apsolutnih vrijednosti. Na primjer, relativni indeks loma vodenog stakla bit će jednak kvocijentu apsolutnih vrijednosti za staklo i vodu.

U svakom slučaju, označava se latiničnim slovom "en" - n. Ova vrijednost se dobiva međusobnim dijeljenjem istih vrijednosti, stoga je to jednostavno koeficijent koji nema naziv.

Koju formulu možete koristiti za izračunavanje indeksa loma?

Ako upadni kut uzmemo kao "alfa", a kut loma kao "beta", tada formula za apsolutnu vrijednost indeksa loma izgleda ovako: n = sin α/sin β. U literaturi na engleskom jeziku često možete pronaći drugačiju oznaku. Kada je upadni kut i, a kut loma r.

Postoji još jedna formula za izračunavanje indeksa loma svjetlosti u staklu i drugim prozirnim medijima. Povezana je s brzinom svjetlosti u vakuumu i isto, ali u tvari koja se razmatra.

Tada to izgleda ovako: n = c/νλ. Ovdje je c brzina svjetlosti u vakuumu, ν njezina brzina u prozirnom mediju, a λ je valna duljina.

O čemu ovisi indeks loma?

Određen je brzinom kojom se svjetlost širi u mediju koji se razmatra. Zrak je u tom pogledu vrlo blizak vakuumu, pa se svjetlosni valovi u njemu šire praktički bez odstupanja od svog izvornog smjera. Stoga, ako se odredi indeks loma staklo-zrak ili bilo koja druga tvar koja graniči sa zrakom, tada se potonji konvencionalno uzima kao vakuum.

Svaka druga sredina ima svoje karakteristike. Imaju različite gustoće, imaju svoju temperaturu, kao i elastična naprezanja. Sve to utječe na rezultat loma svjetlosti od tvari.

Karakteristike svjetlosti igraju važnu ulogu u promjeni smjera širenja valova. Bijelo svjetlo sastoji se od mnogo boja, od crvene do ljubičaste. Svaki dio spektra se lomi na svoj način. Štoviše, vrijednost indikatora za val crvenog dijela spektra uvijek će biti manja od one za ostatak. Na primjer, indeks loma TF-1 stakla varira od 1,6421 do 1,67298, odnosno od crvenog do ljubičastog dijela spektra.

Primjeri vrijednosti za različite tvari

Ovdje su vrijednosti apsolutnih vrijednosti, odnosno indeksa loma kada zraka prolazi iz vakuuma (koji je ekvivalentan zraku) kroz drugu tvar.

Ove će brojke biti potrebne ako je potrebno odrediti indeks loma stakla u odnosu na druge medije.

Koje se još veličine koriste pri rješavanju zadataka?

Totalni odraz. Opaža se kada svjetlost prelazi iz gušćeg medija u manje gusti. Ovdje u određena vrijednost upadni kut, lom se događa pod pravim kutom. To jest, zraka klizi duž granice dva medija.

Granični kut totalne refleksije je njegov minimalna vrijednost, u kojem svjetlost ne izlazi u manje gusti medij. Manje od toga znači lom, a više refleksiju u isti medij iz kojeg je svjetlost izašla.

Zadatak br. 1

Stanje. Indeks loma stakla ima vrijednost 1,52. Potrebno je odrediti granični kut pod kojim se svjetlost potpuno odbija od sučelja površina: staklo sa zrakom, voda sa zrakom, staklo s vodom.

Morat ćete koristiti podatke o indeksu loma za vodu dane u tablici. Za zrak se uzima jednaka jedinici.

Rješenje u sva tri slučaja svodi se na izračune pomoću formule:

sin α 0 /sin β = n 1 /n 2, gdje se n 2 odnosi na medij iz kojeg se svjetlost širi, a n 1 gdje prodire.

Slovo α 0 označava granični kut. Vrijednost kuta β je 90 stupnjeva. Odnosno, njegov sinus će biti jedan.

Za prvi slučaj: sin α 0 = 1 /n stakla, tada se granični kut ispostavlja jednak arksinusu 1 /n stakla. 1/1,52 = 0,6579. Kut je 41,14º.

U drugom slučaju, pri određivanju arkusina, morate zamijeniti vrijednost indeksa loma vode. Udio 1 /n vode će poprimiti vrijednost 1/1,33 = 0,7519. Ovo je arcsinus kuta 48,75º.

Treći slučaj je opisan omjerom n vode i n stakla. Za razlomak: 1,33/1,52, odnosno broj 0,875, potrebno je izračunati arksinus. Vrijednost graničnog kuta nalazimo prema njegovom arksinusu: 61,05º.

Odgovor: 41.14º, 48.75º, 61.05º.

Problem br. 2

Stanje. Staklena prizma uronjena je u posudu s vodom. Indeks loma mu je 1,5. Prizma se temelji na pravokutnom trokutu. Veća noga je okomita na dno, a druga je paralelna s njom. Zraka svjetlosti pada normalno na gornju plohu prizme. Koliki mora biti najmanji kut između horizontalnog kraka i hipotenuze da bi svjetlost doprla do kraka okomitog na dno posude i izašla iz prizme?

Da bi zraka izašla iz prizme na opisani način, treba pasti pod najvećim kutom na unutarnju plohu (onu koja je hipotenuza trokuta u presjeku prizme). Ispostavilo se da je ovaj granični kut jednak željenom kutu pravokutni trokut. Iz zakona loma svjetlosti ispada da je sinus graničnog kuta podijeljen sa sinusom od 90 stupnjeva jednak omjeru dvaju indeksa loma: vode i stakla.

Izračuni dovode do sljedeće vrijednosti za granični kut: 62º30´.