Fysiikan laeilla on erittäin tärkeä rooli suoritettaessa laskelmia tietyn strategian suunnittelusta minkä tahansa tuotteen tuotantoa varten tai laadittaessa projektia rakenteiden rakentamiseksi eri tarkoituksiin. Monet arvot lasketaan, joten mittaukset ja laskelmat tehdään ennen suunnittelutyön aloittamista. Esimerkiksi lasin taitekerroin on yhtä suuri kuin tulokulman sinin suhde taitekulman siniin.

Joten ensin suoritetaan kulmien mittausprosessi, sitten lasketaan niiden sini, ja vasta sitten saat halutun arvon. Taulukkotietojen saatavuudesta huolimatta kannattaa joka kerta suorittaa lisälaskelmia, koska hakuteoksissa käytetään usein ihanteellisia olosuhteita, joita on lähes mahdotonta saavuttaa tosielämässä. Siksi todellisuudessa indikaattori eroaa välttämättä taulukosta, ja joissakin tilanteissa tämä on olennaisen tärkeää.

Absoluuttinen indikaattori

Absoluuttinen taitekerroin riippuu lasin merkistä, koska käytännössä on olemassa valtava määrä vaihtoehtoja, jotka eroavat koostumuksesta ja läpinäkyvyysasteesta. Keskimäärin se on 1,5 ja vaihtelee tämän arvon ympärillä 0,2 suuntaan tai toiseen. Harvinaisissa tapauksissa tästä luvusta voi olla poikkeamia.

Jälleen, jos tarkka indikaattori on tärkeä, lisämittaukset ovat välttämättömiä. Mutta nekään eivät anna 100% luotettavaa tulosta, koska auringon sijainti taivaalla ja pilvisyys mittauspäivänä vaikuttavat lopulliseen arvoon. Onneksi 99,99 %:ssa tapauksista riittää pelkkä tieto, että lasin kaltaisen materiaalin taitekerroin on suurempi kuin yksi ja pienempi kuin kaksi, ja muilla kymmenesosilla ja sadasosilla ei ole merkitystä.

Foorumeilla, jotka auttavat ratkaisemaan fysiikan ongelmia, vilkkuu usein kysymys, mikä on lasin ja timantin taitekerroin? Monet ihmiset ajattelevat, että koska nämä kaksi ainetta ovat ulkonäöltään samanlaisia, niiden ominaisuuksien tulisi olla suunnilleen samat. Mutta tämä on harhaa.

Lasin maksimi taitekerroin on noin 1,7, kun taas timantilla tämä luku on 2,42. Tämä jalokivi on yksi harvoista materiaaleista maan päällä, jonka taitekerroin ylittää 2. Tämä johtuu sen kiderakenteesta ja valonsäteiden laajasta leviämisestä. Fasetoinnin rooli taulukon arvon muutoksissa on minimaalinen.

Suhteellinen indikaattori

Joidenkin ympäristöjen suhteellinen indikaattori voidaan luonnehtia seuraavasti:

• - lasin taitekerroin suhteessa veteen on noin 1,18;
• - saman materiaalin taitekerroin suhteessa ilmaan on 1,5;
• - taitekerroin suhteessa alkoholiin - 1.1.

Indikaattorin mittaus ja suhteellisen arvon laskenta suoritetaan tunnetun algoritmin mukaan. Suhteellisen parametrin löytämiseksi sinun on jaettava yksi taulukon arvo toisella. Tai tee kokeellisia laskelmia kahdelle ympäristölle ja jaa sitten saadut tiedot. Tällaisia ​​operaatioita suoritetaan usein fysiikan laboratoriotunneilla.

Taitekertoimen määritys

Lasin taitekertoimen määrittäminen käytännössä on melko vaikeaa, koska lähtötietojen mittaamiseen tarvitaan erittäin tarkkoja instrumentteja. Kaikki virheet lisääntyvät, koska laskennassa käytetään monimutkaisia ​​kaavoja, jotka edellyttävät virheiden puuttumista.

Yleensä tämä kerroin osoittaa, kuinka monta kertaa valonsäteiden etenemisnopeus hidastuu tietyn esteen ohittaessa. Siksi se on tyypillistä vain läpinäkyville materiaaleille. Viitearvoksi eli yksiköksi otetaan kaasujen taitekerroin. Tämä tehtiin, jotta laskelmissa voitaisiin aloittaa jostain arvosta.

Jos auringonsäde putoaa lasipinnalle, jonka taitekerroin on yhtä suuri kuin taulukon arvo, sitä voidaan muuttaa useilla tavoilla:

• 1. Liimaa päälle kalvo, jonka taitekerroin on suurempi kuin lasin. Tätä periaatetta käytetään auton ikkunoiden sävytyksessä parantamaan matkustajan mukavuutta ja antamaan kuljettajalle mahdollisuus nähdä tie selkeämmin. Lisäksi kalvo estää ultraviolettisäteilyä.
• 2. Maalaa lasi maalilla. Näin halpojen aurinkolasien valmistajat tekevät, mutta muista, että se voi olla haitallista näköllesi. Hyvissä malleissa lasit valmistetaan välittömästi värillisinä erikoistekniikalla.
• 3. Upota lasi nesteeseen. Tästä on hyötyä vain kokeiluissa.

Jos valonsäde kulkee lasista, lasketaan seuraavan materiaalin taitekerroin suhteellisella kertoimella, joka saadaan vertaamalla taulukkoarvoja toisiinsa. Nämä laskelmat ovat erittäin tärkeitä suunniteltaessa optisia järjestelmiä, jotka kantavat käytännön tai kokeellisen kuorman. Virheet eivät ole sallittuja täällä, koska ne aiheuttavat koko laitteen toimintahäiriön, jolloin kaikki sen mukana saadut tiedot ovat hyödyttömiä.

Valon nopeuden määrittämiseksi lasissa, jolla on taitekerroin, sinun on jaettava tyhjiönopeuden itseisarvo taitekertoimella. Tyhjiötä käytetään vertailuväliaineena, koska taittuminen ei vaikuta siellä, koska siinä ei ole aineita, jotka voisivat häiritä valonsäteiden esteetöntä liikettä tietyllä liikeradalla.

Kaikissa lasketuissa indikaattoreissa nopeus on pienempi kuin vertailuväliaineessa, koska taitekerroin on aina suurempi kuin yksi.

Oppitunti 25/III-1 Valon leviäminen eri medioissa. Valon taittuminen kahden median rajapinnassa.

Uuden materiaalin oppiminen.

Tähän asti olemme harkinneet valon etenemistä yhdessä väliaineessa, kuten tavallista - ilmassa. Valo voi levitä eri väliaineissa: siirtyä väliaineesta toiseen; tulopisteissä säteet eivät vain heijastu pinnalta, vaan myös kulkevat osittain sen läpi. Tällaiset siirtymät aiheuttavat monia kauniita ja mielenkiintoisia ilmiöitä.

Kahden väliaineen rajan läpi kulkevan valon etenemissuunnan muutosta kutsutaan valon taittumiseksi.

Osa kahden läpinäkyvän aineen rajapinnalle osuvasta valonsäteestä heijastuu ja osa menee toiseen väliaineeseen. Tällöin toiseen väliaineeseen siirtyneen valonsäteen suunta muuttuu. Siksi ilmiötä kutsutaan taittumaksi ja sädettä kutsutaan taitetuksi.

1 - tuleva säde

2 - heijastuva säde

3 – taittunut säde α β

OO 1 - kahden median välinen raja

MN - kohtisuorassa O O 1

Säteen ja kahden väliaineen välisen rajapinnan kohtisuoran muodostamaa kulmaa, joka on laskettu säteen tulopisteeseen, kutsutaan taitekulmaksi γ (gamma).

Valo etenee tyhjiössä 300 000 km/s nopeudella. Missä tahansa väliaineessa valon nopeus on aina pienempi kuin tyhjiössä. Siksi, kun valo siirtyy väliaineesta toiseen, sen nopeus laskee ja tämä on syy valon taittumiseen. Mitä pienempi valon etenemisnopeus tietyssä väliaineessa, sitä suurempi on tämän väliaineen optinen tiheys. Esimerkiksi ilmalla on suurempi optinen tiheys kuin tyhjöllä, koska valon nopeus ilmassa on jonkin verran pienempi kuin tyhjiössä. Veden optinen tiheys on suurempi kuin ilman optinen tiheys, koska valon nopeus ilmassa on suurempi kuin vedessä.

Mitä enemmän kahden median optiset tiheydet eroavat, sitä enemmän valo taittuu niiden rajapinnassa. Mitä enemmän valon nopeus muuttuu kahden median rajapinnassa, sitä enemmän se taittuu.

Jokaisella läpinäkyvällä aineella on niin tärkeä fysikaalinen ominaisuus kuin valon taitekerroin n. Se osoittaa, kuinka monta kertaa valon nopeus tietyssä aineessa on pienempi kuin tyhjiössä.

Taitekerroin

Tulokulman ja taitekulman välinen suhde riippuu kunkin väliaineen optisesta tiheydestä. Jos valonsäde siirtyy väliaineesta, jonka optinen tiheys on pienempi, väliaineeseen, jonka optinen tiheys on suurempi, taitekulma on pienempi kuin tulokulma. Jos valonsäde kulkee väliaineesta, jonka optinen tiheys on suurempi, taitekulma on pienempi kuin tulokulma. Jos valonsäde siirtyy väliaineesta, jonka optinen tiheys on suurempi, väliaineeseen, jonka optinen tiheys on pienempi, taitekulma on suurempi kuin tulokulma.

Eli jos n 1 y; jos n 1 >n 2, niin α<γ.

Valon taittumisen laki :

Tuleva säde, taittunut säde ja kohtisuora kahden väliaineen väliseen rajapintaan säteen tulopisteessä ovat samassa tasossa.

Tulokulman ja taitekulman suhteet määritetään kaavalla.

missä on tulokulman sini, on taitekulman sini.

Sinien ja tangenttien arvo kulmille 0 - 900

Valon taittumislain muotoili ensimmäisen kerran hollantilainen tähtitieteilijä ja matemaatikko W. Snelius noin 1626, Leidenin yliopiston professori (1613).

1500-luvulla optiikka oli ultramoderni tiedettä, linssinä käytetystä vedellä täytetystä lasipallosta nousi suurennuslasi. Ja siitä he keksivät silmälasien ja mikroskoopin. Tuolloin Alankomaat tarvitsi teleskooppeja nähdäkseen rannikon ja paetakseen vihollisia ajoissa. Optiikka takasi navigoinnin onnistumisen ja luotettavuuden. Siksi Alankomaissa monet tutkijat olivat kiinnostuneita optiikasta. Hollantilainen Skel Van Royen (Snelius) havaitsi kuinka ohut valonsäde heijastui peilistä. Hän mittasi tulokulman ja heijastuskulman ja havaitsi, että heijastuskulma on yhtä suuri kuin tulokulma. Hän omistaa myös valon heijastuksen lait. Hän päätteli valon taittumisen lain.

Harkitse valon taittumisen lakia.

Siinä - toisen väliaineen suhteellinen taitekerroin suhteessa ensimmäiseen, jos toisella on korkea optinen tiheys. Jos valo taittuu ja kulkee väliaineen läpi, jonka optinen tiheys on pienempi, niin α< γ, тогда

Jos ensimmäinen väliaine on tyhjiö, niin n 1 =1 sitten .

Tätä indeksiä kutsutaan toisen väliaineen absoluuttiseksi taitekertoimeksi:

missä on valon nopeus tyhjiössä, valon nopeus tietyssä väliaineessa.

Seurauksena Maan ilmakehän valon taittumisesta on se, että näemme Auringon ja tähdet hieman todellisen sijaintinsa yläpuolella. Valon taittuminen voi selittää miraasien, sateenkaarien esiintymisen ... valon taittumisen ilmiö on numeeristen optisten laitteiden toimintaperiaatteen perusta: mikroskooppi, teleskooppi, kamera.

Tarkastellaanpa tarkemmin 81 §:ssä esittämäämme taitekerrointa muotoiltaessamme taittumislakia.

Taitekerroin riippuu optisista ominaisuuksista ja väliaineesta, josta säde putoaa ja väliaineesta, johon se tunkeutuu. Taitekerrointa, joka saadaan, kun tyhjiöstä tuleva valo putoaa väliaineeseen, kutsutaan tämän väliaineen absoluuttiseksi taitekertoimeksi.

Riisi. 184. Kahden väliaineen suhteellinen taitekerroin:

Olkoon ensimmäisen väliaineen absoluuttinen taitekerroin ja toisen väliaineen absoluuttinen taitekerroin - . Ottaen huomioon taitekertoimen ensimmäisen ja toisen väliaineen rajalla, varmistamme, että taitekerroin siirtyessä ensimmäisestä väliaineesta toiseen, niin sanottu suhteellinen taitekerroin, on yhtä suuri kuin taitekertoimen absoluuttisten taitekertoimien suhde. toinen ja ensimmäinen media:

(Kuva 184). Päinvastoin, siirryttäessä toisesta väliaineesta ensimmäiseen, meillä on suhteellinen taitekerroin

Todettu yhteys kahden väliaineen suhteellisen taitekertoimen ja niiden absoluuttisten taitekertoimien välillä voitaisiin johtaa myös teoreettisesti, ilman uusia kokeita, aivan kuten voidaan tehdä palautuvuuden laille (§82).

Väliaineen, jolla on korkeampi taitekerroin, sanotaan olevan optisesti tiheämpi. Yleensä mitataan eri väliaineiden taitekerroin ilmaan nähden. Ilman absoluuttinen taitekerroin on. Siten minkä tahansa väliaineen absoluuttinen taitekerroin liittyy sen taitekertoimeen suhteessa ilmaan kaavan mukaan

Taulukko 6. Eri aineiden taitekerroin suhteessa ilmaan

Taitekerroin riippuu valon aallonpituudesta eli sen väristä. Eri värit vastaavat erilaisia ​​taitekertoimia. Tällä ilmiöllä, jota kutsutaan dispersioksi, on tärkeä rooli optiikassa. Käsittelemme tätä ilmiötä toistuvasti myöhemmissä luvuissa. Taulukossa annetut tiedot. 6, viittaa keltaiseen valoon.

On mielenkiintoista huomata, että heijastuslaki voidaan kirjoittaa muodollisesti samassa muodossa kuin taittumislaki. Muista, että sovimme, että kulmat mitataan aina kohtisuorasta vastaavaan säteeseen. Siksi on katsottava, että tulokulmalla ja heijastuskulmalla on vastakkaiset merkit, ts. heijastuslaki voidaan kirjoittaa muodossa

Vertaamalla (83.4) taittumislakiin näemme, että heijastuslakia voidaan pitää taittumislain erikoistapauksena kohdassa . Tämä muodollinen samankaltaisuus heijastus- ja taittolakien välillä on hyödyllinen käytännön ongelmien ratkaisemisessa.

Edellisessä esityksessä taitekerroin tarkoitti väliaineen vakiota, joka oli riippumaton sen läpi kulkevan valon voimakkuudesta. Tällainen taitekertoimen tulkinta on varsin luonnollinen, mutta nykyaikaisilla lasereilla saavutettavissa olevien korkeiden säteilyintensiteettien tapauksessa se ei ole perusteltua. Väliaineen ominaisuudet, jonka läpi voimakas valosäteily kulkee, riippuvat tässä tapauksessa sen voimakkuudesta. Kuten sanotaan, mediasta tulee epälineaarinen. Väliaineen epälineaarisuus ilmenee erityisesti siinä, että korkean intensiteetin valoaalto muuttaa taitekerrointa. Taitekertoimen riippuvuus säteilyn intensiteetistä on muotoa

Tässä on tavallinen taitekerroin, a on epälineaarinen taitekerroin ja on suhteellisuustekijä. Tämän kaavan lisätermi voi olla joko positiivinen tai negatiivinen.

Suhteelliset muutokset taitekertoimessa ovat suhteellisen pieniä. Epälineaariselle taitekertoimelle . Kuitenkin niin pienetkin muutokset taitekertoimessa ovat havaittavissa: ne ilmenevät omituisena valon itsefokusoitumisen ilmiönä.

Tarkastellaan väliainetta, jolla on positiivinen epälineaarinen taitekerroin. Tässä tapauksessa lisääntyneen valon intensiteetin alueet ovat samanaikaisia ​​​​alueita, joilla on lisääntynyt taitekerroin. Yleensä todellisessa lasersäteilyssä intensiteettijakauma säteen poikkileikkaukselle on epätasainen: intensiteetti on suurin akselin suuntaisesti ja vähenee tasaisesti säteen reunoja kohti, kuten kuvassa 10 näkyy. 185 kiinteää käyrää. Samanlainen jakauma kuvaa myös taitekertoimen muutosta solun poikkileikkauksessa epälineaarisella väliaineella, jonka akselia pitkin lasersäde etenee. Taitekerroin, joka on suurin solun akselilla, pienenee vähitellen sen seinämiä kohti (katkoviivakäyrät kuvassa 185).

Laserista akselin suuntaisesti tuleva säde, joka putoaa vaihtelevan taitekertoimen omaavaan väliaineeseen, poikkeutetaan suuntaan, jossa se on suurempi. Siksi lisääntynyt intensiteetti OSP-solun läheisyydessä johtaa valonsäteiden keskittymiseen tällä alueella, mikä on esitetty kaavamaisesti poikkileikkauksissa ja kuvassa 1. 185, ja tämä johtaa edelleen kasvuun. Lopulta epälineaarisen väliaineen läpi kulkevan valonsäteen tehollinen poikkileikkaus pienenee merkittävästi. Valo kulkee ikään kuin kapea kanava, jonka taitekerroin on kasvanut. Siten lasersäde kapenee ja epälineaarinen väliaine toimii suppenevana linssinä voimakkaan säteilyn vaikutuksesta. Tätä ilmiötä kutsutaan itsekeskeytymiseksi. Se voidaan havaita esimerkiksi nestemäisessä nitrobentseenissä.

Riisi. 185. Säteilyintensiteetin ja taitekertoimen jakautuminen lasersäteen poikkileikkaukselle kyvetin sisäänkäynnissä (a), lähellä tulopäätä (), keskellä (), lähellä kyvetin lähtöpäätä ( )

Läpinäkyvien kiinteiden aineiden taitekertoimen määritys

Ja nesteitä

Instrumentit ja tarvikkeet: valosuodattimella varustettu mikroskooppi, tasosuuntainen levy, jossa on ristin muotoinen AB-merkki; refraktometrin merkki "RL"; joukko nesteitä.

Työn tarkoitus: määrittää lasin ja nesteiden taitekertoimet.

Lasin taitekertoimen määritys mikroskoopilla

Läpinäkyvän kiinteän aineen taitekertoimen määrittämiseksi käytetään tästä materiaalista valmistettua tasosuuntaista levyä, jossa on merkki.

Merkki koostuu kahdesta keskenään kohtisuorasta naarmusta, joista toinen (A) on kiinnitetty levyn pohjaan ja toinen (B) - levyn yläpintaan. Levy valaistaan ​​monokromaattisella valolla ja tutkitaan mikroskoopilla. Päällä
riisi. 4.7 esittää poikkileikkauksen tutkitusta levystä pystytasolla.

Säteet AD ja AE taittumisen jälkeen lasi-ilmarajapinnassa menevät suuntiin DD1 ja EE1 ja putoavat mikroskoopin objektiiviin.

Levyä ylhäältä katsova tarkkailija näkee pisteen A säteiden DD1 ja EE1 jatkon leikkauskohdassa, ts. kohdassa C.

Näin ollen piste A näyttää pisteessä C sijaitsevalle havainnoijalle. Etsitään levymateriaalin taitekertoimen n, paksuuden d ja levyn näennäispaksuuden d1 välinen suhde.

4.7 voidaan nähdä, että VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, mistä

tgi/tgr = AB/BC,

jossa AB = d on levyn paksuus; BC = d1 näennäinen levypaksuus.

Jos kulmat i ja r ovat pieniä, niin

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

nuo. Sini/Sinr = d/d1.

Ottaen huomioon valon taittumisen lain saamme

D/d1-mittaus tehdään mikroskoopilla.

Mikroskoopin optinen kaavio koostuu kahdesta järjestelmästä: havaintojärjestelmästä, joka sisältää objektiivin ja putkeen asennetun okulaarin, sekä valaistusjärjestelmästä, joka koostuu peilistä ja irrotettavasta valosuodattimesta. Kuvan tarkennus suoritetaan kääntämällä putken molemmilla puolilla olevia kahvoja.

Oikean kahvan akselilla on levy, jossa on raaja-asteikko.

Raajan lukema b suhteessa kiinteään osoittimeen määrittää etäisyyden h objektiivista mikroskoopin tasoon:

Kerroin k osoittaa, mihin korkeuteen mikroskoopin putki liikkuu, kun kahvaa käännetään 1°.

Objektiivin halkaisija tässä asetelmassa on pieni verrattuna etäisyyteen h, joten objektiiviin menevä uloin säde muodostaa pienen kulman i mikroskoopin optisen akselin kanssa.

Valon taitekulma r levyssä on pienempi kuin kulma i, ts. on myös pieni, mikä vastaa ehtoa (4.5).

Työmääräys

1. Aseta levy mikroskoopin tasolle niin, että vetojen A ja B leikkauspiste (katso kuva 1).

Taitekerroin

4.7) oli näkökentässä.

2. Pyöritä nostomekanismin kahvaa nostaaksesi putken yläasentoon.

3. Katso okulaariin ja laske mikroskoopin putkea hitaasti alas kääntämällä kahvaa, kunnes näkökenttään tulee selkeä kuva levyn yläpinnalle levinneestä naarmusta B. Kirjaa muistiin raajan indikaatio b1, joka on verrannollinen etäisyyteen h1 mikroskoopin objektiivista levyn yläreunaan: h1 = kb1 (kuva 1).

4. Jatka putken laskemista tasaisesti, kunnes saadaan selkeä kuva naarmusta A, joka näyttää pisteessä C olevalle tarkkailijalle. Kirjaa uusi lukema b2 limbuksesta. Etäisyys h1 objektiivista levyn yläpintaan on verrannollinen b2:een:
h2 = kb2 (kuvio 4.8, b).

Etäisyydet pisteistä B ja C linssiin ovat yhtä suuret, koska havainnoija näkee ne yhtä selvästi.

Putken h1-h2 siirtymä on yhtä suuri kuin levyn näennäinen paksuus (kuva 1).

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

5. Mittaa levyn paksuus d iskujen leikkauspisteestä. Tätä varten aseta lisälasilevy 2 testilevyn 1 alle (kuva 4.9) ja laske mikroskoopin putkea, kunnes linssi koskettaa (hieman) testilevyä. Huomaa raajan a1 merkki. Irrota tutkittava levy ja laske mikroskoopin putkea, kunnes objektiivi koskettaa levyä 2.

Huomautus a2.

Samalla mikroskoopin objektiivi putoaa tutkittavan levyn paksuutta vastaavalle korkeudelle, ts.

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

6. Laske levymateriaalin taitekerroin kaavalla

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

7. Toista kaikki yllä olevat mittaukset 3-5 kertaa, laske keskiarvo n, absoluuttiset ja suhteelliset virheet rn ja rn/n.

Nesteiden taitekertoimen määritys refraktometrillä

Taitekertoimien määrittämiseen käytettäviä laitteita kutsutaan refraktometreiksi.

RL-refraktometrin yleinen näkymä ja optinen kaavio on esitetty kuvassa. 4.10 ja 4.11.

Nesteiden taitekertoimen mittaus RL-refraktometrillä perustuu valon taittumisilmiöön, joka on kulkenut kahden eri taitekertoimen omaavan väliaineen rajapinnan läpi.

Valonsäde (kuva.

4.11) lähteestä 1 (hehkulamppu tai hajavalo) ohjataan peilin 2 avulla instrumenttikotelossa olevan ikkunan kautta kaksoisprismaan, joka koostuu prismoista 3 ja 4, jotka on valmistettu taitekerroin lasista 1,540.

Ylemmän valaistusprisman 3 pinta AA (kuva 1).

4.12, a) on mattapintainen ja valaisee nestettä sironneella valolla, joka on kerrostunut ohuena kerroksena prismien 3 ja 4 väliseen rakoon. Mattapinnan 3 siroama valo kulkee tutkittavan nesteen tasosuuntaisen kerroksen läpi. ja putoaa alemman prisman 4 räjähteen diagonaalipinnalle eri alle
kulmat i vaihtelevat nollasta 90°:een.

Valon täydellisen sisäisen heijastuksen ilmiön välttämiseksi räjähdysainepinnalta tutkittavan nesteen taitekertoimen tulee olla pienempi kuin prisman 4 lasin taitekerroin, ts.

alle 1540.

Valosädettä, jonka tulokulma on 90°, kutsutaan liukuvaksi säteeksi.

Liukuva palkki, joka taittuu neste-lasin rajapinnassa, menee prismaan 4 rajoittavassa taitekulmassa r jne< 90о.

Liukuvan säteen taittuminen pisteessä D (katso kuva 4.12, a) noudattaa lakia

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

tai nzh = nstsinrpr, (4.12)

koska sinipr = 1.

Prisman 4 pinnalla BC valonsäteet taittuvat uudelleen ja sitten

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

missä a on prisman 4 taittava säde.

Ratkaisemalla yhdessä yhtälöjärjestelmä (4.12), (4.13), (4.14) saadaan kaava, joka yhdistää tutkittavan nesteen taitekertoimen nzh säteen rajaavaan taitekulmaan r'pr. prisma 4:

Jos prismasta 4 tulevien säteiden reitille asetetaan kaukoputki, sen näkökentän alaosa on valaistu ja yläosa tumma. Vaalean ja pimeän kentän rajapinnan muodostavat säteet, joilla on rajoittava taitekulma r¢pr. Tässä järjestelmässä ei ole säteitä, joiden taitekulma on pienempi kuin r¢pr (kuva 1).

Siksi r¢pr:n arvo ja chiaroscuron rajan sijainti riippuvat vain tutkittavan nesteen taitekertoimesta nzh, koska nst ja a ovat vakioarvoja tässä laitteessa.

Kun tiedetään nst, a ja r¢pr, on mahdollista laskea nzh käyttämällä kaavaa (4.15). Käytännössä refraktometrin asteikon kalibroimiseen käytetään kaavaa (4.15).

Asteikolla 9 (ks

riisi. 4.11), vasemmalle on piirretty taitekertoimen arvot ld = 5893 Å. Okulaarin 10 - 11 edessä on levy 8, jossa on merkintä (--).

Siirtämällä okulaaria levyn 8 kanssa asteikkoa pitkin, on mahdollista saavuttaa merkin linjaus tumman ja vaalean näkökentän välisen jakoviivan kanssa.

Asteikkoasteikon 9 jako, joka osuu yhteen merkin kanssa, antaa tutkittavan nesteen taitekertoimen nzh arvon. Objektiivi 6 ja okulaari 10-11 muodostavat kaukoputken.

Pyörivä prisma 7 muuttaa säteen kulkua suuntaamalla sen okulaariin.

Lasin ja tutkittavan nesteen hajoamisesta johtuen tummien ja kirkkaiden kenttien välisen selkeän jakoviivan sijaan saadaan valkoisessa valossa tarkasteltuna irisoiva raita. Tämän vaikutuksen eliminoimiseksi dispersion kompensaattori 5 asennetaan teleskoopin linssin eteen. Kompensaattorin pääosa on prisma, joka on liimattu kolmesta prismasta ja joka voi pyöriä teleskoopin akseliin nähden.

Prisman ja niiden materiaalin taitekulmat valitaan siten, että niiden läpi kulkee keltainen valo, jonka aallonpituus on ld = 5893 Å. Jos kompensoiva prisma asennetaan värillisten säteiden polulle siten, että sen dispersio on suuruudeltaan yhtä suuri, mutta etumerkillisesti vastakkainen mittausprisman ja nesteen dispersiolle, niin kokonaisdispersio on nolla. Tässä tapauksessa valonsäteiden säde kerääntyy valkoiseksi säteeksi, jonka suunta on sama kuin rajoittavan keltaisen säteen suunta.

Siten kompensoivan prisman pyöriessä värisävyn väri eliminoituu. Yhdessä prisman 5 kanssa dispersiohaara 12 pyörii suhteessa kiinteään osoittimeen (ks. kuva 4.10). Raajan kiertokulma Z mahdollistaa tutkittavan nesteen keskimääräisen dispersion arvon arvioimisen.

Kellotaulun on oltava asteikolla. Aikataulu on asennuksen liitteenä.

Työmääräys

1. Nosta prisma 3, laita 2-3 tippaa testinestettä prisman 4 pinnalle ja laske prisma 3 (katso kuva 4.10).

3. Saavuta terävä kuva mittakaavasta ja näkökenttien välisestä rajapinnasta okulaarisella tähtäyksellä.

4. Kääntämällä kompensaattorin 5 kahvaa 12, tuhoa näkökenttien välisen rajapinnan värillinen väritys.

Siirrä okulaaria asteikkoa pitkin, kohdista merkki (--) tumman ja vaalean kentän reunaan ja kirjaa nesteindeksin arvo.

6. Tutki ehdotettua nestesarjaa ja arvioi mittausvirhe.

7. Pyyhi jokaisen mittauksen jälkeen prismojen pinta suodatinpaperilla, joka on kastettu tislattuun veteen.

Kontrollikysymykset

Vaihtoehto 1

Määritä väliaineen absoluuttinen ja suhteellinen taitekerroin.

2. Piirrä säteiden reitti kahden median rajapinnan läpi (n2> n1 ja n2< n1).

3. Hanki suhde, joka yhdistää taitekertoimen n levyn paksuuteen d ja näennäiseen paksuuteen d¢.

4. Tehtävä. Joidenkin aineiden sisäisen kokonaisheijastuksen rajakulma on 30°.

Etsi tämän aineen taitekerroin.

Vastaus: n=2.

Vaihtoehto 2

1. Mikä on täydellisen sisäisen heijastuksen ilmiö?

2. Kuvaa RL-2 refraktometrin rakenne ja toimintaperiaate.

3. Selitä kompensaattorin rooli refraktometrissä.

4. Tehtävä. Hehkulamppu lasketaan pyöreän lautan keskeltä 10 metrin syvyyteen. Etsi lautan vähimmäissäde, kun taas yksikään hehkulampun säde ei saa päästä pintaan.

Vastaus: R = 11,3 m.

TAITEKERROIN, tai Taitekerroin, on abstrakti luku, joka kuvaa läpinäkyvän väliaineen taitevoimaa. Taitekerroin merkitään latinalaisella kirjaimella π, ja se määritellään tulokulman sinin ja säteen taitekulman sinin suhteena tyhjästä läpinäkyvään väliaineeseen:

n = sin α/sin β = const tai valon nopeuden suhde ontelossa valon nopeuteen tietyssä läpinäkyvässä väliaineessa: n = c/νλ tyhjästä tiettyyn läpinäkyvään väliaineeseen.

Taitekerrointa pidetään väliaineen optisen tiheyden mittana

Tällä tavalla määritettyä taitekerrointa kutsutaan absoluuttiseksi taitekertoimeksi, toisin kuin suhteellinen taitekerroin.

e. näyttää kuinka monta kertaa valon etenemisnopeus hidastuu, kun sen taitekerroin ohittaa, mikä määräytyy tulokulman sinin suhteesta taitekulman siniin, kun säde kulkee väliaineesta yhden tiheydestä toisen tiheyden väliaineeksi. Suhteellinen taitekerroin on yhtä suuri kuin absoluuttisten taitekertoimien suhde: n = n2/n1, missä n1 ja n2 ovat ensimmäisen ja toisen väliaineen absoluuttiset taitekertoimet.

Kaikkien kappaleiden - kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten - absoluuttinen taitekerroin on suurempi kuin yksi ja vaihtelee välillä 1-2, ylittäen arvon 2 vain harvoissa tapauksissa.

Taitekerroin riippuu sekä väliaineen ominaisuuksista että valon aallonpituudesta ja kasvaa aallonpituuden pienentyessä.

Siksi p-kirjaimelle on määritetty indeksi, joka osoittaa, mihin aallonpituuteen indikaattori viittaa.

TAITEKERROIN

Esimerkiksi TF-1-lasilla taitekerroin spektrin punaisessa osassa on nC=1,64210 ja violetissa osassa nG’=1,67298.

Joidenkin läpinäkyvien kappaleiden taitekertoimet

Ilma - 1,000292

Vesi - 1 334

Eetteri - 1 358

Etyylialkoholi - 1,363

Glyseriini - 1 473

Orgaaninen lasi (pleksilasi) - 1, 49

Bentseeni - 1,503

(kruunulasi - 1,5163

Kuusi (kanadalainen), balsami 1,54

Raskas kruunulasi - 1, 61 26

Piikivilasi - 1,6164

Hiilidisulfidi - 1,629

Lasi raskas piikivi - 1, 64 75

Monobrominaftaleeni - 1,66

Lasi on painavin piikivi - 1,92

Timantti - 2,42

Taitekertoimen ero spektrin eri osissa on syy kromatismiin, ts.

valkoisen valon hajoaminen, kun se kulkee taittavien osien läpi - linssit, prismat jne.

Lab #41

Nesteiden taitekertoimen määritys refraktometrillä

Työn tarkoitus: nesteiden taitekertoimen määritys sisäisen kokonaisheijastuksen menetelmällä refraktometrillä IRF-454B; liuoksen taitekertoimen riippuvuuden tutkimus sen pitoisuudesta.

Asennuskuvaus

Kun ei-monokromaattinen valo taittuu, se hajoaa komponenttiväreiksi spektriksi.

Tämä ilmiö johtuu aineen taitekertoimen riippuvuudesta valon taajuudesta (aallonpituudesta), ja sitä kutsutaan valon dispersioksi.

Väliaineen taitevoimaa on tapana karakterisoida taitekertoimella tietyllä aallonpituudella λ \u003d 589,3 nm (kahden läheisen keltaisen viivan aallonpituuksien keskiarvo natriumhöyryspektrissä).

60. Mitä menetelmiä aineen pitoisuuden määrittämiseksi liuoksessa käytetään atomiabsorptioanalyysissä?

Tämä taitekerroin on merkitty nD.

Varianssin mitta on keskimääräinen varianssi, joka määritellään erotuksena ( nF-nC), missä nF on aineen taitekerroin aallonpituudella λ = 486,1 nm (sininen viiva vetyspektrissä), nC on aineen taitekerroin λ - 656,3 nm (punainen viiva vedyn spektrissä).

Aineen taittumista luonnehditaan suhteellisen dispersion arvolla: Hakukirjoissa on yleensä annettu suhteellisen dispersion käänteisluku, ts.

e., missä on dispersiokerroin tai Abbe-luku.

Nesteiden taitekertoimen määrittämiseen tarkoitettu laite koostuu refraktometristä IRF-454B indikaattorin mittausrajojen kanssa; taittuminen nD alueella 1,2 - 1,7; testineste, pyyhkeet prismojen pintojen pyyhkimiseen.

Refraktometri IRF-454B on testilaite, joka on suunniteltu mittaamaan suoraan nesteiden taitekerrointa sekä määrittämään nesteiden keskimääräinen hajonta laboratoriossa.

Laitteen toimintaperiaate IRF-454B perustuu valon täydellisen sisäisen heijastuksen ilmiöön.

Laitteen kaaviokuva on esitetty kuvassa. yksi.

Tutkittu neste asetetaan prisman 1 ja 2 kahden pinnan väliin. Prisma 2 hyvin kiillotetulla pinnalla AB mittaa, ja prisma 1 on mattapintainen JA1 AT1 - valaistus. Valonlähteen säteet putoavat reunalle JA1 Kanssa1 , taittuu, putoaa mattapinnalle JA1 AT1 ja hajallaan tämän pinnan kautta.

Sitten ne kulkevat tutkitun nestekerroksen läpi ja putoavat pinnalle. AB prisma 2.

Taittumislain mukaan missä ja ovat säteiden taitekulmat nesteessä ja prismassa.

Tulokulman kasvaessa myös taitekulma kasvaa ja saavuttaa maksimiarvonsa, kun ts.

e. kun nesteessä oleva säde liukuu pinnan yli AB. Tämän seurauksena,. Siten prismasta 2 lähtevät säteet rajoittuvat tiettyyn kulmaan.

Nesteestä prismaan 2 suurissa kulmissa tulevat säteet läpikäyvät täydellisen sisäisen heijastuksen rajapinnalla ABäläkä mene prisman läpi.

Tarkasteltavana olevassa laitteessa tutkitaan nesteitä, joiden taitekerroin on pienempi kuin prisman 2 taitekerroin, joten nesteen ja lasin rajapinnassa taittuneet säteet kaikkiin suuntiin pääsevät prismaan.

Ilmeisesti se osa prismasta, joka vastaa ei-läpäiseviä säteitä, tummuu. Prismasta tulevien säteiden reitillä sijaitsevassa kaukoputkessa 4 voidaan tarkkailla näkökentän jakautumista vaaleisiin ja tummiin osiin.

Kääntämällä prismajärjestelmää 1-2, vaalean ja tumman kentän välinen raja yhdistetään teleskoopin okulaarin lankojen ristiin. Prismajärjestelmä 1-2 liittyy asteikkoon, joka on kalibroitu taitekerroinarvoilla.

Asteikko sijaitsee putken näkökentän alaosassa ja, kun näkökentän osa yhdistetään kierteiden ristiin, antaa vastaavan nesteen taitekertoimen arvon.

Hajotuksesta johtuen näkökentän rajapinta valkoisessa valossa on värillinen. Värin poistamiseksi sekä testiaineen keskimääräisen dispersion määrittämiseksi käytetään kompensaattoria 3, joka koostuu kahdesta liimatusta suoranäköprismajärjestelmästä (Amici-prismat).

Prismoja voidaan pyörittää samanaikaisesti eri suuntiin tarkalla pyörivällä mekaanisella laitteella, jolloin kompensaattorin luontainen hajonta muuttuu ja optisen järjestelmän kautta havaittava näkökentän värjäytyminen eliminoituu. Kompensaattoriin on kytketty rumpu, jossa on vaaka. , joka määrittää dispersioparametrin, jonka avulla voidaan laskea keskimääräiset dispersioaineet.

Työmääräys

Säädä laite niin, että lähteen (hehkulampun) valo tulee valaisevaan prismaan ja valaisee näkökentän tasaisesti.

2. Avaa mittausprisma.

Levitä muutama tippa vettä sen pinnalle lasisauvalla ja sulje prisma varovasti. Prismojen välinen rako on täytettävä tasaisesti ohuella vesikerroksella (kiinnitä tähän erityistä huomiota).

Käytä laitteen ruuvia asteikolla poistamalla näkökentän värjäytyminen ja saamalla terävän rajan valon ja varjon välille. Kohdista se toisen ruuvin avulla laitteen okulaarin vertailuristin kanssa. Määritä veden taitekerroin okulaarin asteikolla lähimpään tuhannesosaan.

Vertaa saatuja tuloksia veden vertailutietoihin. Jos mitatun ja taulukoitujen taitekertoimien välinen ero ei ylitä ± 0,001, mittaus suoritettiin oikein.

Harjoitus 1

1. Valmista ruokasuolaliuos ( NaCl), jonka pitoisuus on lähellä liukoisuusrajaa (esim. C = 200 g/litra).

Mittaa tuloksena olevan liuoksen taitekerroin.

3. Laimentamalla liuosta kokonaislukumäärä kertaa, saadaan indikaattorin riippuvuus; liuoksen pitoisuudesta ja täytä taulukko. yksi.

pöytä 1

Harjoitus. Kuinka saada vain laimentamalla liuoksen pitoisuus, joka on 3/4 maksimista (alku)?

Piirrä riippuvuuskaavio n=n(C). Kokeellisten tietojen jatkokäsittely tulee suorittaa opettajan ohjeiden mukaan.

Kokeellisten tietojen käsittely

a) Graafinen menetelmä

Määritä kaltevuus kaaviosta AT, joka kokeen olosuhteissa luonnehtii liuennutta ainetta ja liuotinta.

2. Määritä liuoksen pitoisuus käyrän avulla NaCl laborantin antama.

b) Analyyttinen menetelmä

Laske pienimmän neliösumman avulla JA, AT ja SB.

Löytyneiden arvojen mukaan JA ja AT määritä liuospitoisuuden keskiarvo NaCl laborantin antama

Kontrollikysymykset

valon hajoaminen. Mitä eroa on normaalilla ja epänormaalilla dispersiolla?

2. Mikä on täydellisen sisäisen heijastuksen ilmiö?

3. Miksi tällä asetuksella on mahdotonta mitata prisman taitekerrointa suuremman nesteen taitekerrointa?

4. Miksi prisman kasvot JA1 AT1 tehdä matta?

Hajoaminen, indeksi

Psykologinen tietosanakirja

Tapa arvioida henkisen rappeutumisen astetta! Wexler-Bellevuen testillä mitatut toiminnot. Indeksi perustuu havaintoon, että joidenkin testillä mitattujen kykyjen kehitystaso laskee iän myötä, kun taas toisten ei.

Indeksi

Psykologinen tietosanakirja

- hakemisto, rekisteri nimistä, nimikkeistä jne. Psykologiassa - digitaalinen indikaattori ilmiöiden kvantifiointiin, karakterisointiin.

Mistä aineen taitekerroin riippuu?

Indeksi

Psykologinen tietosanakirja

1. Yleisin merkitys: kaikki, jota käytetään merkitsemään, tunnistamaan tai ohjaamaan; merkinnät, kirjoitukset, kyltit tai symbolit. 2. Kaava tai luku, usein ilmaistuna tekijänä, joka osoittaa jonkin verran yhteyttä arvojen tai mittausten välillä tai...

Yhteiskunnallisuus, indeksi

Psykologinen tietosanakirja

Ominaisuus, joka ilmaisee henkilön sosiaalisuutta. Esimerkiksi sosiogrammi antaa muiden mittausten ohella arvion ryhmän eri jäsenten sosiaalisuudesta.

Valinta, hakemisto

Psykologinen tietosanakirja

Kaava tietyn testin tai testikohteen tehon arvioimiseksi yksilöiden erottamisessa toisistaan.

Luotettavuus, indeksi

Psykologinen tietosanakirja

Tilasto, joka antaa arvion testistä saatujen todellisten arvojen ja teoreettisesti oikeiden arvojen välisestä korrelaatiosta.

Tämä indeksi annetaan arvona r, jossa r on laskettu turvallisuustekijä.

Ennustetehokkuus, indeksi

Psykologinen tietosanakirja

Mitta siitä, missä määrin yhtä muuttujaa koskevaa tietoa voidaan käyttää toisen muuttujan ennusteiden tekemiseen, kun otetaan huomioon, että näiden muuttujien korrelaatio tunnetaan. Yleensä symbolisessa muodossa tämä ilmaistaan ​​muodossa E, indeksi esitetään muodossa 1 - ((...

Sanat, hakemisto

Psykologinen tietosanakirja

Yleinen termi mitä tahansa systemaattista sanojen esiintymistiheyttä kirjoitetussa ja/tai puhutussa kielessä.

Usein tällaiset indeksit rajoittuvat tiettyihin kielellisiin alueisiin, kuten ensimmäisen luokan oppikirjoihin, vanhemman ja lapsen vuorovaikutukseen. Arvioita kuitenkin tiedetään...

Kehon rakenteet, indeksi

Psykologinen tietosanakirja

Eysenckin ehdottama kehon mitta, joka perustuu pituuden ja rinnan ympärysmitan suhteeseen.

"Normaalilla" alueella olevia kutsuttiin mesomorfeiksi, standardipoikkeaman sisällä tai keskiarvon yläpuolella olevia kutsuttiin leptomorfeiksi ja niitä, jotka olivat keskihajonnan sisällä tai...

LUENTOON №24

"INSTRUMENTAALISET ANALYYSIMENETELMÄT"

REFRAKTOMETRIA.

Kirjallisuus:

1. V.D. Ponomarev "Analyyttinen kemia" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analyyttinen kemia" 2004, s. 181-184

REFRAKTOMETRIA.

Refraktometria on yksi yksinkertaisimmista fysikaalisista analyysimenetelmistä, joka vaatii vähimmäismäärän analyyttiä ja se suoritetaan hyvin lyhyessä ajassa.

Refraktometria- menetelmä, joka perustuu taittumiseen tai taittumiseen, ts.

muuttaa valon etenemissuuntaa siirtyessään väliaineesta toiseen.

Taittuminen, samoin kuin valon absorptio, on seurausta sen vuorovaikutuksesta väliaineen kanssa.

Sana refraktometria tarkoittaa mittaus valon taittuminen, joka arvioidaan taitekertoimen arvolla.

Taitekertoimen arvo n riippuu

1) aineiden ja järjestelmien koostumuksesta,

2) alkaen millä pitoisuudella ja mitä molekyylejä valonsäde kohtaa matkallaan, koska

Valon vaikutuksesta eri aineiden molekyylit polarisoituvat eri tavoin. Tähän riippuvuuteen refraktometrinen menetelmä perustuu.

Tällä menetelmällä on useita etuja, minkä seurauksena se on löytänyt laajan käytön sekä kemiallisessa tutkimuksessa että teknisten prosessien ohjauksessa.

1) Taitekertoimien mittaus on hyvin yksinkertainen prosessi, joka suoritetaan tarkasti ja minimaalisella ajan ja aineen määrällä.

2) Yleensä refraktometrit tarjoavat jopa 10 % tarkkuuden valon taitekertoimen ja analyytin pitoisuuden määrittämisessä

Refraktometriamenetelmää käytetään aitouden ja puhtauden valvomiseen, yksittäisten aineiden tunnistamiseen, orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden rakenteen määrittämiseen liuostutkimuksessa.

Refraktometriaa käytetään kaksikomponenttiliuosten koostumuksen määrittämiseen ja kolmikomponenttisiin järjestelmiin.

Menetelmän fyysinen perusta

TAITTEEN INDIKAATTORI.

Valosäteen poikkeama alkuperäisestä suunnastaan ​​sen siirtyessä yhdestä väliaineesta toiseen on sitä suurempi, mitä suurempi ero valon etenemisnopeuksissa kahdessa

näitä ympäristöjä.

Harkitse valonsäteen taittumista minkä tahansa kahden läpinäkyvän väliaineen I ja II rajalla (katso kuva 1).

Riisi.). Olkaamme samaa mieltä siitä, että väliaineella II on suurempi taitekyky ja siksi n1 ja n2- näyttää vastaavan väliaineen taittumisen. Jos väliaine I ei ole tyhjiö eikä ilma, niin valonsäteen tulokulman sin suhde taitekulman siniin antaa suhteellisen taitekertoimen n rel arvon. Arvo n rel.

Mikä on lasin taitekerroin? Ja milloin se on tarpeen tietää?

voidaan myös määritellä tarkasteltavien väliaineiden taitekertoimien suhteeksi.

nrel. = —— = —

Taitekertoimen arvo riippuu

1) aineiden luonne

Aineen luonteen tässä tapauksessa määrää sen molekyylien muodonmuutosaste valon vaikutuksesta - polarisoituvuusaste.

Mitä voimakkaampi polarisoituvuus, sitä voimakkaampi valon taittuminen.

2)tulevan valon aallonpituus

Taitekertoimen mittaus suoritetaan valon aallonpituudella 589,3 nm (natriumspektrin viiva D).

Taitekertoimen riippuvuutta valon aallonpituudesta kutsutaan dispersioksi.

Mitä lyhyempi aallonpituus, sitä suurempi taittuminen. Siksi eri aallonpituuksilla olevat säteet taittuvat eri tavalla.

3)lämpötila jossa mittaus tehdään. Edellytys taitekertoimen määrittämiselle on lämpötilajärjestelmän noudattaminen. Tyypillisesti määritys suoritetaan 20±0,30C:ssa.

Lämpötilan noustessa taitekerroin pienenee ja lämpötilan laskiessa se kasvaa..

Lämpötilakorjaus lasketaan seuraavalla kaavalla:

nt=n20+ (20-t) 0,0002, missä

nt- Hei hei taitekerroin tietyssä lämpötilassa,

n20 - taitekerroin 200 C:ssa

Lämpötilan vaikutus kaasujen ja nesteiden taitekertoimien arvoihin liittyy niiden tilavuuslaajenemiskertoimien arvoihin.

Kaikkien kaasujen ja nesteiden tilavuus kasvaa kuumennettaessa, tiheys pienenee ja näin ollen indikaattori pienenee

Taitekerroin, joka on mitattu 200 °C:ssa ja valon aallonpituudella 589,3 nm, ilmaistaan ​​indeksillä nD20

Homogeenisen kaksikomponenttisen järjestelmän taitekertoimen riippuvuus sen tilasta määritetään kokeellisesti määrittämällä taitekerroin useille standardijärjestelmille (esimerkiksi liuoksille), joiden komponenttien sisältö tunnetaan.

4) aineen pitoisuus liuoksessa.

Monien aineiden vesiliuosten taitekertoimet eri pitoisuuksissa ja lämpötiloissa on mitattu luotettavasti ja näissä tapauksissa voidaan käyttää vertailutietoja. refraktometriset taulukot.

Käytäntö osoittaa, että kun liuenneen aineen pitoisuus ei ylitä 10-20 %, graafisen menetelmän ohella hyvin monissa tapauksissa voidaan käyttää lineaarinen yhtälö, kuten:

n = ei+FC,

n- liuoksen taitekerroin,

ei on puhtaan liuottimen taitekerroin,

C— liuenneen aineen pitoisuus, %

F-empiirinen kerroin, jonka arvo löytyy

määrittämällä tunnetun pitoisuuden omaavien liuosten taitekertoimet.

REFRAKTOMETRIT.

Refraktometrit ovat laitteita, joita käytetään taitekertoimen mittaamiseen.

Näitä instrumentteja on 2 tyyppiä: Abbe-tyyppinen refraktometri ja Pulfrich-tyyppinen. Sekä niissä että muissa mittaukset perustuvat rajataitekulman suuruuden määrittämiseen. Käytännössä käytetään eri järjestelmien refraktometrejä: laboratorio-RL, universaali RLU jne.

Tislatun veden taitekerroin n0 = 1,33299, käytännössä tätä indikaattoria pidetään viitearvona n0 =1,333.

Refraktometrien toimintaperiaate perustuu taitekertoimen määrittämiseen rajoituskulmamenetelmällä (valon kokonaisheijastuskulma).

Käsi refraktometri

Refraktometri Abbe

Valo etenee luonteeltaan eri väliaineissa eri nopeuksilla. Mitä tiheämpi väliaine, sitä pienempi on valon etenemisnopeus siinä. Asianmukainen mitta on vahvistettu sekä materiaalin tiheydelle että valon etenemisnopeudelle kyseisessä materiaalissa. Tätä mittaa kutsutaan taitekertoimeksi. Minkä tahansa materiaalin taitekerroin mitataan suhteessa valon nopeuteen tyhjiössä (tyhjiötä kutsutaan usein vapaaksi tilaksi). Seuraava kaava kuvaa tätä suhdetta.

Mitä suurempi taitekerroin materiaalilla on, sitä tiheämpi se on. Kun valonsäde siirtyy materiaalista toiseen (jolla on eri taitekerroin), taitekulma on erilainen kuin tulokulma. Alhaisemman taitekertoimen omaavan väliaineen läpäisevä valonsäde poistuu kulmassa, joka on suurempi kuin tulokulma. Valonsäde, joka läpäisee väliaineen, jolla on korkea taitekerroin, poistuu kulmassa, joka on pienempi kuin tulokulma. Tämä on esitetty kuvassa. 3.5.

Riisi. 3.5.a. Säde, joka kulkee väliaineesta, jossa on korkea N 1 , väliaineeseen, jossa on alhainen N 2

Riisi. 3.5.b. Säde, joka kulkee väliaineesta, jossa on alhainen N1, keskiaineeseen, jossa on korkea N2

Tässä tapauksessa θ 1 on tulokulma ja θ 2 on taitekulma. Joitakin tyypillisiä taitekertoimia on lueteltu alla.

On mielenkiintoista huomata, että röntgensäteillä lasin taitekerroin on aina pienempi kuin ilman, joten siirtyessään ilmasta lasiin ne poikkeavat kohtisuorasta, eivät kohtisuoraa, kuten valonsäteet.

Valon taittuminen- ilmiö, jossa väliaineesta toiseen siirtyvä valonsäde muuttaa suuntaa näiden väliaineiden rajalla.

Valon taittuminen tapahtuu seuraavan lain mukaan:
Tulevat ja taittuneet säteet ja kohtisuora, joka on vedetty kahden väliaineen rajapintaan säteen tulopisteessä, ovat samassa tasossa. Tulokulman sinin suhde taitekulman siniin on vakioarvo kahdelle väliaineelle:
,
missä α - tulokulma,
β - taitekulma
n - tulokulmasta riippumaton vakioarvo.

Kun tulokulma muuttuu, muuttuu myös taitekulma. Mitä suurempi tulokulma, sitä suurempi taitekulma.
Jos valo siirtyy optisesti vähemmän tiheästä väliaineesta tiheämpään väliaineeseen, taitekulma on aina pienempi kuin tulokulma: β < α.
Kahden median rajapintaan nähden kohtisuorassa suunnattu valonsäde siirtyy väliaineesta toiseen rikkomatta.

aineen absoluuttinen taitekerroin- arvo, joka on yhtä suuri kuin valon vaihenopeuksien suhde (sähkömagneettiset aallot) tyhjiössä ja tietyssä väliaineessa n=c/v
Taittumislakiin sisältyvää arvoa n kutsutaan mediaparin suhteelliseksi taitekertoimeksi.

Arvo n on väliaineen B suhteellinen taitekerroin väliaineen A suhteen ja n" = 1/n on väliaineen A suhteellinen taitekerroin väliaineen B suhteen.
Tämä arvo, ceteris paribus, on suurempi kuin yksikkö, kun säde siirtyy tiheämmästä väliaineesta vähemmän tiheään väliaineeseen, ja pienempi kuin yksikkö, kun säde siirtyy vähemmän tiheästä väliaineesta tiheämpään väliaineeseen (esimerkiksi kaasusta tai tyhjiössä nesteeksi tai kiinteäksi aineeksi). Tästä säännöstä on poikkeuksia, ja siksi on tapana kutsua väliainetta optisesti enemmän tai vähemmän tiheäksi kuin toista.
Ilmattomasta tilasta jonkin väliaineen B pinnalle putoava säde taittuu voimakkaammin kuin pudotessaan sille toisesta väliaineesta A; Ilmattomasta avaruudesta väliaineeseen tulevan säteen taitekerrointa kutsutaan sen absoluuttiseksi taitekertoimeksi.

(Absoluuttinen - suhteessa tyhjiöön.
Suhteellinen - suhteessa mihin tahansa muuhun aineeseen (esimerkiksi samaan ilmaan).
Kahden aineen suhteellinen indeksi on niiden absoluuttisten indeksien suhde.)

Täydellinen sisäinen heijastus- sisäinen heijastus edellyttäen, että tulokulma ylittää tietyn kriittisen kulman. Tässä tapauksessa tuleva aalto heijastuu täysin ja heijastuskertoimen arvo ylittää sen korkeimmat arvot kiillotetuille pinnoille. Sisäisen kokonaisheijastuksen heijastuskerroin ei riipu aallonpituudesta.

Optiikassa tämä ilmiö havaitaan laajalla sähkömagneettisen säteilyn spektrillä, mukaan lukien röntgensädealue.

Geometrisessä optiikassa ilmiö selitetään Snellin lain avulla. Ottaen huomioon, että taitekulma ei voi ylittää 90°, saadaan, että tulokulmassa, jonka sini on suurempi kuin pienemmän taitekertoimen suhde suurempaan kertoimeen, sähkömagneettisen aallon tulisi heijastua kokonaan ensimmäiseen väliaineeseen.

Ilmiön aaltoteorian mukaan sähkömagneettinen aalto kuitenkin tunkeutuu toiseen väliaineeseen - siellä etenee niin sanottu "epätasainen aalto", joka vaimenee eksponentiaalisesti eikä vie energiaa mukanaan. Epähomogeenisen aallon tyypillinen tunkeutumissyvyys toiseen väliaineeseen on aallonpituuden suuruusluokkaa.

Valon taittumisen lait.

Kaiken sanotun perusteella päätämme:
1 . Kahden eri optisen tiheyden omaavan median rajapinnassa valonsäde muuttaa suuntaa siirtyessään väliaineesta toiseen.
2. Kun valonsäde siirtyy väliaineeseen, jonka optinen tiheys on suurempi, taitekulma on pienempi kuin tulokulma; kun valonsäde siirtyy optisesti tiheämästä väliaineesta vähemmän tiheään väliaineeseen, taitekulma on suurempi kuin tulokulma.
Valon taittumiseen liittyy heijastus, ja tulokulman kasvaessa heijastuneen säteen kirkkaus kasvaa, kun taas taittuneen säteen heikkenee. Tämä voidaan nähdä suorittamalla kuvassa näkyvä koe. Heijastunut säde kuljettaa siis mukanaan mitä enemmän valoenergiaa, sitä suurempi tulokulma.

Anna olla MN- kahden läpinäkyvän aineen, esimerkiksi ilman ja veden, välinen rajapinta, JSC- putoava palkki OV- taittunut säde, - tulokulma, - taitekulma, - valon etenemisnopeus ensimmäisessä väliaineessa, - valon etenemisnopeus toisessa väliaineessa.