Pöördugem murdumisseaduse sõnastamisel meie poolt §-s 81 toodud murdumisnäitaja üksikasjalikuma käsitlemise juurde.

Murdumisnäitaja sõltub optilistest omadustest ja keskkonnast, millest kiir langeb, ja keskkonnast, millesse see tungib. Murdumisnäitaja, mis saadakse vaakumi valguse langemisel keskkonnale, nimetatakse selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks.

Riis. 184. Kahe kandja suhteline murdumisnäitaja:

Las absoluutne murdumisnäitaja esimene keskkond on ja teine ​​keskkond - . Arvestades murdumist esimese ja teise keskkonna piiril, veendume, et murdumisnäitaja üleminekul esimeselt keskkonnalt teisele, nn suhteline murdumisnäitaja, on võrdne suhtega teise ja esimese kandja absoluutsed murdumisnäitajad:

(joonis 184). Vastupidi, teisest keskkonnast esimesele üleminekul on meil suhteline murdumisnäitaja

Väljakujunenud seose kahe keskkonna suhtelise murdumisnäitaja ja nende absoluutsete murdumisnäitajate vahel saab tuletada ka teoreetiliselt, ilma uute katseteta, nii nagu seda saab teha pöörduvuse seaduse puhul (§82).

Kõrgema murdumisnäitajaga keskkonda peetakse optiliselt tihedamaks. Tavaliselt mõõdetakse erinevate ainete murdumisnäitaja õhu suhtes. Õhu absoluutne murdumisnäitaja on. Seega on mis tahes keskkonna absoluutne murdumisnäitaja valemiga seotud selle murdumisnäitajaga õhu suhtes

Tabel 6. Erinevate ainete murdumisnäitaja õhu suhtes

Vedelikud		Tahked ained
Aine		Aine
Etanool
süsinikdisulfiid
Glütserool		Klaas (hele kroon)
vedel vesinik		Klaas (raske tulekivi)
vedel heelium

Murdumisnäitaja sõltub valguse lainepikkusest, see tähendab selle värvist. Erinevad värvid vastavad erinevatele murdumisnäitajatele. See nähtus, mida nimetatakse hajutamiseks, mängib oluline roll optikas. Seda nähtust käsitleme korduvalt järgmistes peatükkides. Tabelis toodud andmed. 6, vaadake kollast valgust.

Huvitav on märkida, et peegeldusseadust saab formaalselt kirjutada samal kujul kui murdumisseadust. Tuletame meelde, et leppisime kokku, et nurgad mõõdame alati vastava kiirte risti. Seetõttu peame arvestama, et langemisnurk ja peegeldusnurk on vastandmärkidega, s.t. peegeldusseaduse võib kirjutada kui

Võrreldes (83.4) murdumisseadusega, näeme, et peegeldusseadust võib vaadelda kui murdumisseaduse erijuhtu. See peegeldus- ja murdumisseaduste formaalne sarnasus on lahendamisel väga kasulik praktilisi ülesandeid.

Eelmises esitluses oli murdumisnäitaja tähendus keskkonna konstantina, mis ei sõltu seda läbiva valguse intensiivsusest. Selline murdumisnäitaja tõlgendus on üsna loomulik, kuid tänapäevaste laseritega saavutatavate kõrgete kiirgusintensiivsuste puhul ei ole see õigustatud. Meediumi omadused, mida läbib tugev valguskiirgus, sõltuvad antud juhul selle intensiivsusest. Nagu öeldakse, muutub meedium mittelineaarseks. Söötme mittelineaarsus avaldub eelkõige selles, et suure intensiivsusega valguslaine muudab murdumisnäitajat. Murdumisnäitaja sõltuvus kiirguse intensiivsusest on selline

Siin on tavaline murdumisnäitaja, a on mittelineaarne murdumisnäitaja ja proportsionaalsustegur. Selle valemi lisatermin võib olla kas positiivne või negatiivne.

Murdumisnäitaja suhtelised muutused on suhteliselt väikesed. Mittelineaarse murdumisnäitaja jaoks. Kuid isegi nii väikesed murdumisnäitaja muutused on märgatavad: need avalduvad valguse iseteravustamise omapärases nähtuses.

Vaatleme positiivse mittelineaarse murdumisnäitajaga keskkonda. Sel juhul on suurenenud valguse intensiivsusega alad samaaegsed suurenenud murdumisnäitaja piirkonnad. Tavaliselt on tõelise laserkiirguse korral intensiivsuse jaotus kiire ristlõike ulatuses ebaühtlane: intensiivsus on maksimaalne piki telge ja väheneb sujuvalt kiire servade suunas, nagu on näidatud joonisel fig. 185 tahket kõverat. Sarnane jaotus kirjeldab ka murdumisnäitaja muutust raku ristlõikes mittelineaarse keskkonnaga, mille telge mööda laserkiir levib. Murdumisnäitaja, mis on suurim piki raku telge, väheneb järk-järgult selle seinte suunas (katkendlikud kõverad joonisel 185).

Laserist teljega paralleelselt väljuv kiirtekiir, mis langeb muutuva murdumisnäitajaga keskkonda, kaldub kõrvale selles suunas, kus see on suurem. Seetõttu põhjustab suurenenud intensiivsus OSP-raku läheduses valguskiirte kontsentratsiooni selles piirkonnas, mis on skemaatiliselt näidatud ristlõigetes ja joonisel fig. 185 ja see toob kaasa edasise kasvu. Lõppkokkuvõttes väheneb oluliselt mittelineaarset keskkonda läbiva valguskiire efektiivne ristlõige. Valgus läbib justkui läbi kitsa kanali, millel on suurenenud murdumisnäitaja. Seega laserkiir kitseneb ja mittelineaarne keskkond toimib intensiivse kiirguse mõjul koonduva läätsena. Seda nähtust nimetatakse enesefokuseerimiseks. Seda võib täheldada näiteks vedelas nitrobenseenis.

Riis. 185. Kiirguse intensiivsuse ja murdumisnäitaja jaotus kiirte laserkiire ristlõikel küveti sissepääsu juures (a), sisendotsa lähedal (), keskel (), küveti väljundotsa lähedal ( )

Pöördugem murdumisseaduse sõnastamisel meie poolt §-s 81 toodud murdumisnäitaja üksikasjalikuma käsitlemise juurde.

Murdumisnäitaja sõltub optilistest omadustest ja keskkonnast, millest kiir langeb, ja keskkonnast, millesse see tungib. Murdumisnäitaja, mis saadakse vaakumi valguse langemisel keskkonnale, nimetatakse selle keskkonna absoluutseks murdumisnäitajaks.

Riis. 184. Kahe kandja suhteline murdumisnäitaja:

Olgu esimese keskkonna absoluutne murdumisnäitaja ja teise keskmise - . Arvestades murdumist esimese ja teise keskkonna piiril, veendume, et murdumisnäitaja üleminekul esimeselt keskkonnalt teisele, nn suhteline murdumisnäitaja, on võrdne absoluutsete murdumisnäitajate suhtega. teine ​​ja esimene meedia:

(joonis 184). Vastupidi, teisest keskkonnast esimesele üleminekul on meil suhteline murdumisnäitaja

Väljakujunenud seose kahe keskkonna suhtelise murdumisnäitaja ja nende absoluutsete murdumisnäitajate vahel saab tuletada ka teoreetiliselt, ilma uute katseteta, nii nagu seda saab teha pöörduvuse seaduse puhul (§82).

Kõrgema murdumisnäitajaga keskkonda peetakse optiliselt tihedamaks. Tavaliselt mõõdetakse erinevate ainete murdumisnäitaja õhu suhtes. Õhu absoluutne murdumisnäitaja on. Seega on mis tahes keskkonna absoluutne murdumisnäitaja valemiga seotud selle murdumisnäitajaga õhu suhtes

Tabel 6. Erinevate ainete murdumisnäitaja õhu suhtes

Murdumisnäitaja sõltub valguse lainepikkusest, see tähendab selle värvist. Erinevad värvid vastavad erinevatele murdumisnäitajatele. See nähtus, mida nimetatakse dispersiooniks, mängib optikas olulist rolli. Seda nähtust käsitleme korduvalt järgmistes peatükkides. Tabelis toodud andmed. 6, vaadake kollast valgust.

Huvitav on märkida, et peegeldusseadust saab formaalselt kirjutada samal kujul kui murdumisseadust. Tuletame meelde, et leppisime kokku, et nurgad mõõdame alati vastava kiirte risti. Seetõttu peame arvestama, et langemisnurk ja peegeldusnurk on vastandmärkidega, s.t. peegeldusseaduse võib kirjutada kui

Võrreldes (83.4) murdumisseadusega, näeme, et peegeldusseadust võib vaadelda kui murdumisseaduse erijuhtu. See peegeldus- ja murdumisseaduste formaalne sarnasus on praktiliste probleemide lahendamisel väga kasulik.

Eelmises esitluses oli murdumisnäitaja tähendus keskkonna konstantina, mis ei sõltu seda läbiva valguse intensiivsusest. Selline murdumisnäitaja tõlgendus on üsna loomulik, kuid tänapäevaste laseritega saavutatavate kõrgete kiirgusintensiivsuste puhul ei ole see õigustatud. Meediumi omadused, mida läbib tugev valguskiirgus, sõltuvad antud juhul selle intensiivsusest. Nagu öeldakse, muutub meedium mittelineaarseks. Söötme mittelineaarsus avaldub eelkõige selles, et suure intensiivsusega valguslaine muudab murdumisnäitajat. Murdumisnäitaja sõltuvus kiirguse intensiivsusest on selline

Siin on tavaline murdumisnäitaja, a on mittelineaarne murdumisnäitaja ja proportsionaalsustegur. Selle valemi lisatermin võib olla kas positiivne või negatiivne.

Murdumisnäitaja suhtelised muutused on suhteliselt väikesed. Mittelineaarse murdumisnäitaja jaoks. Kuid isegi nii väikesed murdumisnäitaja muutused on märgatavad: need avalduvad valguse iseteravustamise omapärases nähtuses.

Vaatleme positiivse mittelineaarse murdumisnäitajaga keskkonda. Sel juhul on suurenenud valguse intensiivsusega alad samaaegsed suurenenud murdumisnäitaja piirkonnad. Tavaliselt on tõelise laserkiirguse korral intensiivsuse jaotus kiire ristlõike ulatuses ebaühtlane: intensiivsus on maksimaalne piki telge ja väheneb sujuvalt kiire servade suunas, nagu on näidatud joonisel fig. 185 tahket kõverat. Sarnane jaotus kirjeldab ka murdumisnäitaja muutust raku ristlõikes mittelineaarse keskkonnaga, mille telge mööda laserkiir levib. Murdumisnäitaja, mis on suurim piki raku telge, väheneb järk-järgult selle seinte suunas (katkendlikud kõverad joonisel 185).

Laserist teljega paralleelselt väljuv kiirtekiir, mis langeb muutuva murdumisnäitajaga keskkonda, kaldub kõrvale selles suunas, kus see on suurem. Seetõttu põhjustab suurenenud intensiivsus OSP-raku läheduses valguskiirte kontsentratsiooni selles piirkonnas, mis on skemaatiliselt näidatud ristlõigetes ja joonisel fig. 185 ja see toob kaasa edasise kasvu. Lõppkokkuvõttes väheneb oluliselt mittelineaarset keskkonda läbiva valguskiire efektiivne ristlõige. Valgus läbib justkui läbi kitsa kanali, millel on suurenenud murdumisnäitaja. Seega laserkiir kitseneb ja mittelineaarne keskkond toimib intensiivse kiirguse mõjul koonduva läätsena. Seda nähtust nimetatakse enesefokuseerimiseks. Seda võib täheldada näiteks vedelas nitrobenseenis.

Riis. 185. Kiirguse intensiivsuse ja murdumisnäitaja jaotus kiirte laserkiire ristlõikel küveti sissepääsu juures (a), sisendotsa lähedal (), keskel (), küveti väljundotsa lähedal ( )

Läbipaistvate tahkete ainete murdumisnäitaja määramine

Ja vedelikud

Instrumendid ja tarvikud: valgusfiltriga mikroskoop, tasapinnaline paralleelne plaat, millel on ristikujuline AB tähis; refraktomeetri mark "RL"; vedelike komplekt.

Töö eesmärk: määrata klaasi ja vedelike murdumisnäitajad.

Klaasi murdumisnäitaja määramine mikroskoobi abil

Läbipaistva tahke aine murdumisnäitaja määramiseks kasutatakse sellest materjalist tasapinnalist paralleelset plaati, millel on märgis.

Märk koosneb kahest üksteisega risti asetsevast kriimustusest, millest üks (A) kantakse põhja ja teine ​​(B) - plaadi ülemisele pinnale. Plaat valgustatakse monokromaatilise valgusega ja uuritakse mikroskoobi all. Peal
riis. 4.7 kujutab uuritava plaadi lõiget vertikaaltasandil.

Kiired AD ja AE lähevad pärast klaasi-õhu liidesel murdumist suundades DD1 ja EE1 ning langevad mikroskoobi objektiivi.

Vaatleja, kes vaatab plaati ülalt, näeb punkti A kiirte DD1 ja EE1 jätkumise ristumiskohas, s.o. punktis C.

Seega tundub punkt A punktis C asuvale vaatlejale. Leiame seose plaadimaterjali murdumisnäitaja n, paksuse d ja plaadi näiva paksuse d1 vahel.

4.7 on näha, et VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, kust

tgi/tgr = AB/BC,

kus AB = d on plaadi paksus; BC = d1 näiv plaadi paksus.

Kui nurgad i ja r on väikesed, siis

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4,5)

need. Sini/Sinr = d/d1.

Võttes arvesse valguse murdumise seadust, saame

D/d1 mõõdetakse mikroskoobi abil.

Mikroskoobi optiline skeem koosneb kahest süsteemist: vaatlussüsteemist, mis sisaldab torusse paigaldatud objektiivi ja okulaari ning valgustussüsteemist, mis koosneb peeglist ja eemaldatavast valgusfiltrist. Pildi teravustamine toimub toru mõlemal küljel asuvate käepidemete pööramisega.

Parema käepideme teljel on jäseme skaalaga ketas.

Näit b jäsemel fikseeritud osuti suhtes määrab kauguse h objektiivist mikroskoobi staadiumi:

Koefitsient k näitab, millisele kõrgusele liigub mikroskoobi toru käepideme 1° pööramisel.

Objektiivi läbimõõt selles seadistuses on kaugusega h võrreldes väike, seega moodustab objektiivi sisenev välimine kiir mikroskoobi optilise teljega väikese nurga i.

Valguse murdumisnurk r plaadis on väiksem kui nurk i, s.o. on samuti väike, mis vastab tingimusele (4.5).

Töökäsk

1. Asetage plaat mikroskoobi staadiumile nii, et löökide A ja B ristumispunkt oleks (vt joon.

Murdumisnäitaja

4.7) oli vaateväljas.

2. Pöörake tõstemehhanismi käepidet, et tõsta toru ülemisse asendisse.

3. Vaadates okulaari, langetage aeglaselt mikroskoobi toru, pöörates käepidet, kuni vaateväljale ilmub selge kujutis kriimustusest B, mis on kantud plaadi ülemisele pinnale. Registreerige jäseme näit b1, mis on võrdeline kaugusega h1 mikroskoobi objektiivist plaadi ülemise servani: h1 = kb1 (joonis 1).

4. Jätkake toru sujuvalt langetamist, kuni saadakse selge kujutis kriimustusest A, mis tundub punktis C asuvale vaatlejale. Registreerige uus limbuse näit b2. Kaugus h1 objektiivist plaadi ülemise pinnani on võrdeline b2-ga:
h2 = kb2 (joonis 4.8, b).

Kaugused punktidest B ja C objektiivini on võrdsed, kuna vaatleja näeb neid võrdselt selgelt.

Toru h1-h2 nihkumine on võrdne plaadi näiva paksusega (joon.

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

5. Mõõtke plaadi paksus d löökide ristumiskohas. Selleks asetage lisaklaasist plaat 2 katseplaadi 1 alla (joonis 4.9) ja langetage mikroskoobi toru, kuni lääts puudutab (kergelt) testplaati. Pange tähele jäseme tähist a1. Eemaldage uuritav plaat ja langetage mikroskoobi toru, kuni objektiiv puudutab plaati 2.

Märkus a2.

Samal ajal langeb mikroskoobi objektiiv kõrgusele, mis on võrdne uuritava plaadi paksusega, s.o.

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

6. Arvutage valemi abil plaatmaterjali murdumisnäitaja

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

7. Korrake kõiki ülaltoodud mõõtmisi 3-5 korda, arvutage keskmine väärtus n, absoluutsed ja suhtelised vead rn ja rn/n.

Vedelike murdumisnäitaja määramine refraktomeetri abil

Instrumendid, mida kasutatakse murdumisnäitajate määramiseks, nimetatakse refraktomeetriteks.

Üldvaade ja optiline disain RL-i refraktomeeter on näidatud joonisel fig. 4.10 ja 4.11.

Vedelike murdumisnäitaja mõõtmine RL-i refraktomeetriga põhineb valguse murdumisnähtusel, mis on läbinud kahe keskkonna vahelist liidest. erinevad näitajad murdumine.

Valguskiir (joon.

4.11) allikast 1 (hõõglamp või hajutatud päevavalgus) suunatakse peegli 2 abil läbi instrumendikorpuses oleva akna topeltprismale, mis koosneb prismadest 3 ja 4, mis on valmistatud murdumisnäitajaga klaasist. 1,540-st.

Ülemise valgustusprisma 3 pind AA (joon.

4.12, a) on matt ja selle eesmärk on valgustada vedelikku hajutatud valgusega, mis on õhukese kihina ladestunud prismade 3 ja 4 vahelisse pilusse. Mati pinna 3 poolt hajutatud valgus läbib uuritava vedeliku tasapinnalise paralleelse kihi. ja langeb alumise prisma lõhkeaine diagonaalpinnale 4 erineva alla
nurgad i vahemikus null kuni 90°.

Vältimaks plahvatusohtlikul pinnal valguse täielikku sisepeegeldust, peaks uuritava vedeliku murdumisnäitaja olema väiksem kui prisma 4 klaasi murdumisnäitaja, s.o.

vähem kui 1540.

Valguskiirt, mille langemisnurk on 90°, nimetatakse libisevaks kiireks.

Vedelklaasi liidesel murdunud libisev kiir läheb murdumisnurga piires prismas 4 r jne< 90о.

Liugkiire murdumine punktis D (vt joonis 4.12, a) järgib seadust

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

või nzh = nstsinrpr, (4.12)

kuna sinipr = 1.

Prisma 4 pinnal BC murduvad valguskiired uuesti ja siis

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

kus a on prisma 4 murduv kiir.

Lahendades üheskoos võrrandisüsteemi (4.12), (4.13), (4.14), saame valemi, mis seob uuritava vedeliku murdumisnäitaja nzh kiirgusest väljunud kiire murdumisnurga r'pr. prisma 4:

Kui prismast 4 väljuvate kiirte teele asetada täpistik, on selle vaatevälja alumine osa valgustatud ja ülemine osa tume. Heledate ja tumedate väljade vahelise liidese moodustavad piirava murdumisnurgaga r¢pr kiired. Selles süsteemis ei ole kiiri, mille murdumisnurk on väiksem kui r¢pr (joonis 1).

Seetõttu sõltuvad r¢pr väärtus ja chiaroscuro piiri asukoht ainult uuritava vedeliku murdumisnäitajast nzh, kuna nst ja a on selles seadmes püsivad väärtused.

Teades nst, a ja r¢pr, on nzh võimalik arvutada valemi (4.15) abil. Praktikas kasutatakse refraktomeetri skaala kalibreerimiseks valemit (4.15).

Skaalal 9 (vt

riis. 4.11), on vasakule joonistatud murdumisnäitaja väärtused ld = 5893 Å jaoks. Okulaari 10 - 11 ees on plaat 8 märgistusega (--).

Liigutades okulaari koos plaadiga 8 piki skaalat, on võimalik saavutada märgi joondamine tumeda ja heleda vaatevälja eraldusjoonega.

Märgiga kattuv gradueeritud skaala 9 jaotus annab uuritava vedeliku murdumisnäitaja väärtuse nzh. Objektiiv 6 ja okulaar 10-11 moodustavad teleskoobi.

Pöörlev prisma 7 muudab kiire suunda, suunates selle okulaari.

Klaasi ja uuritava vedeliku dispersiooni tõttu saadakse valges valguses vaadeldes selge eraldusjoone asemel tumedate ja heledate väljade vahel sillerdav triip. Selle efekti kõrvaldamiseks paigaldatakse teleskoobi läätse ette dispersioonikompensaator 5. Kompensaatori põhiosa moodustab prisma, mis on liimitud kolmest prismast ja võib teleskoobi telje suhtes pöörata.

Prisma ja nende materjali murdumisnurgad valitakse nii, et kollane valgus lainepikkusega ld = 5893 Å läbiks neid murdumata. Kui kompensatoorne prisma paigaldatakse värviliste kiirte teele nii, et selle dispersioon on suuruselt võrdne, kuid märgilt vastupidine mõõteprisma ja vedeliku dispersioonile, siis on kogu dispersioon võrdne nulliga. Sel juhul koondub valguskiirte kiir valgeks kiireks, mille suund langeb kokku piirava kollase kiire suunaga.

Seega, kui kompenseeriv prisma pöörleb, kaob värvivarjundi värvus. Koos prismaga 5 pöörleb dispersioonharu 12 fikseeritud osuti suhtes (vt joonis 4.10). Jäseme pöördenurk Z võimaldab hinnata uuritava vedeliku keskmise dispersiooni väärtust.

Valimisskaala peab olema gradueeritud. Ajakava on paigalduse juures.

Töökäsk

1. Tõstke prisma 3 üles, asetage 2-3 tilka katsevedelikku prisma 4 pinnale ja langetage prisma 3 (vt joonis 4.10).

3. Kasutades okulaarset sihtimist, saavutage skaala ja vaateväljade vahelise liidese terav kujutis.

4. Pöörates kompensaatori 5 käepidet 12, hävitage vaateväljade vahelise liidese värviline värvus.

Liigutage okulaari piki skaalat, joondage märk (--) tumeda ja heleda välja piiriga ning registreerige vedelikuindeksi väärtus.

6. Uurige pakutud vedelike komplekti ja hinnake mõõtmisviga.

7. Pärast iga mõõtmist pühkige prismade pind destilleeritud vees leotatud filterpaberiga.

Kontrollküsimused

valik 1

Määratlege keskkonna absoluutne ja suhteline murdumisnäitaja.

2. Joonistage kiirte teekond läbi kahe kandja liidese (n2> n1 ja n2< n1).

3. Leidke seos, mis seob murdumisnäitaja n plaadi paksuse d ja näiva paksusega d¢.

4. Ülesanne. Mõne aine täieliku sisepeegelduse piirnurk on 30°.

Leidke selle aine murdumisnäitaja.

Vastus: n=2.

2. variant

1. Mis on täieliku sisepeegelduse fenomen?

2. Kirjeldage refraktomeetri RL-2 ehitust ja tööpõhimõtet.

3. Selgitage kompensaatori rolli refraktomeetris.

4. Ülesanne. Ümmarguse parve keskelt lastakse lambipirn alla 10 m sügavusele. Leidke parve minimaalne raadius, samal ajal kui ükski valguspirni kiir ei tohiks pinnale jõuda.

Vastus: R = 11,3 m.

MURDUMISNÄITAJA, või REFRAKTIIVNE KOEFITSIENT, on abstraktne arv, mis iseloomustab läbipaistva kandja murdumisvõimet. Murdumisnäitaja on tähistatud ladina tähega π ja seda määratletakse kui tühjast läbipaistvasse keskkonda siseneva kiire siinuse langemisnurga siinuse ja murdumisnurga siinuse suhet:

n = sin α/sin β = const või valguse kiiruse suhtena tühimikus valguse kiirusesse antud läbipaistvas keskkonnas: n = c/νλ tühjust antud läbipaistvasse keskkonda.

Murdumisnäitaja loetakse keskkonna optilise tiheduse mõõdupuuks

Sel viisil määratud murdumisnäitaja nimetatakse absoluutseks murdumisnäitajaks, vastupidiselt suhtelisele murdumisnäitajale.

e näitab, mitu korda aeglustub valguse levimise kiirus selle murdumisnäitaja möödumisel, mis määratakse langemisnurga siinuse ja murdumisnurga siinuse suhtega, kui kiir läheb keskkonnast 1 tihedus teise tihedusega keskkonnale. Suhteline murdumisnäitaja on võrdne absoluutsete murdumisnäitajate suhtega: n = n2/n1, kus n1 ja n2 on esimese ja teise keskkonna absoluutsed murdumisnäitajad.

Kõigi kehade – tahkete, vedelate ja gaasiliste kehade – absoluutne murdumisnäitaja on suurem kui üks ja jääb vahemikku 1 kuni 2, ületades väärtust 2 vaid harvadel juhtudel.

Murdumisnäitaja oleneb nii keskkonna omadustest kui ka valguse lainepikkusest ning suureneb lainepikkuse vähenedes.

Seetõttu on tähele p määratud indeks, mis näitab, millisele lainepikkusele indikaator viitab.

MURDUMISNÄITAJA

Näiteks TF-1 klaasi puhul on murdumisnäitaja spektri punases osas nC=1,64210 ja violetses osas nG’=1,67298.

Mõnede läbipaistvate kehade murdumisnäitajad

Õhk - 1,000292

Vesi - 1,334

Eeter - 1358

Etüülalkohol - 1,363

Glütseriin - 1473

Orgaaniline klaas (pleksiklaas) - 1, 49

Benseen - 1,503

(Kroonklaas - 1,5163

Nulg (Kanada), palsam 1,54

Raske kroonklaas - 1, 61 26

Tulekiviklaas - 1,6164

Süsinikdisulfiid - 1,629

Klaasist raske tulekivi – 1, 64 75

Monobromonaftaleen - 1,66

Klaas on kõige raskem tulekivi – 1,92

Teemant - 2,42

Spektri eri osade murdumisnäitaja erinevus on kromatismi põhjuseks, s.o.

lagunemine valge valgus, kui see läbib murduvaid osi - läätsed, prismad jne.

Labor nr 41

Vedelike murdumisnäitaja määramine refraktomeetri abil

Töö eesmärk: vedelike murdumisnäitaja määramine täieliku sisepeegelduse meetodil refraktomeetri abil IRF-454B; lahuse murdumisnäitaja sõltuvuse uurimine selle kontsentratsioonist.

Paigaldamise kirjeldus

Kui mittemonokromaatiline valgus murdub, laguneb see komponentvärvideks spektriks.

See nähtus on tingitud aine murdumisnäitaja sõltuvusest valguse sagedusest (lainepikkusest) ja seda nimetatakse valguse dispersiooniks.

Meediumi murdumisvõimet on tavaks iseloomustada murdumisnäitaja järgi lainepikkusel λ \u003d 589,3 nm (kahe lähedase kollase joone lainepikkuste keskmine naatriumi aurude spektris).

60. Milliseid meetodeid ainete kontsentratsiooni määramiseks lahuses kasutatakse aatomabsorptsioonanalüüsis?

See murdumisnäitaja on tähistatud nD.

Dispersiooni mõõt on keskmine dispersioon, mis on määratletud kui erinevus ( nF-nC), Kus nF on aine murdumisnäitaja lainepikkusel λ = 486,1 nm (sinine joon vesiniku spektris), nC on aine murdumisnäitaja λ - 656,3 nm (punane joon vesiniku spektris).

Aine murdumist iseloomustab suhtelise dispersiooni väärtus: Teatmeteostes on tavaliselt antud suhtelise dispersiooni pöördväärtus, s.o.

e., kus on dispersioonikoefitsient või Abbe arv.

Seade vedelike murdumisnäitaja määramiseks koosneb refraktomeetrist IRF-454B indikaatori mõõtepiiridega; murdumine nD vahemikus 1,2 kuni 1,7; testvedelik, salvrätikud prismade pindade pühkimiseks.

Refraktomeeter IRF-454B on testinstrument, mis on mõeldud vedelike murdumisnäitaja otseseks mõõtmiseks, samuti vedelike keskmise hajuvuse määramiseks laboris.

Seadme tööpõhimõte IRF-454B põhineb valguse täieliku sisemise peegelduse nähtusel.

Seadme skemaatiline diagramm on näidatud joonisel fig. 1.

Uuritav vedelik asetatakse prisma 1 ja 2 kahe külje vahele. Prisma 2 on hästi poleeritud küljega. AB mõõdab ja prismal 1 on matt nägu A1 IN1 - valgustus. Valgusallika kiired langevad servale A1 KOOS1 , murduda, kukkuda mattpinnale A1 IN1 ja on selle pinna poolt hajutatud.

Seejärel läbivad nad uuritava vedeliku kihi ja langevad pinnale. AB prismad 2.

Murdumisseaduse järgi kus ja on vastavalt kiirte murdumisnurgad vedelikus ja prismas.

Langemisnurga suurenemisega suureneb ka murdumisnurk ja saavutab maksimaalse väärtuse, kui s.t.

e. kui vedelikus olev kiir libiseb üle pinna AB. Seega,. Seega on prismast 2 väljuvad kiired piiratud teatud nurga all.

Vedelikust prismasse 2 suurte nurkade all tulevad kiired peegelduvad liidesel täielikult AB ja ei lähe läbi prisma.

Vaadeldaval seadmel uuritakse vedelikke, mille murdumisnäitaja on väiksem kui prisma 2 murdumisnäitaja, seetõttu satuvad prismasse vedeliku ja klaasi kokkupuutepinnal murdunud kõikide suundade kiired.

Ilmselgelt tumeneb see osa prismast, mis vastab mitteläbilaskvatele kiirtele. Prismast väljuvate kiirte teel asuvas teleskoobis 4 saab jälgida vaatevälja jagunemist heledaks ja tumedaks osaks.

Pöörates prismade süsteemi 1-2, ühendatakse heleda ja tumeda välja piir teleskoobi okulaari keermete ristiga. Prismade 1-2 süsteem on seotud skaalaga, mis on kalibreeritud murdumisnäitaja väärtustes.

Skaala asub toru vaatevälja alumises osas ja annab vaatevälja lõigu kombineerimisel keermete ristiga vastava vedeliku murdumisnäitaja väärtuse.

Dispersiooni tõttu on valge valguse vaatevälja liides värviline. Värvuse kõrvaldamiseks ja uuritava aine keskmise dispersiooni määramiseks kasutatakse kompensaatorit 3, mis koosneb kahest liimitud otsevaateprisma (Amici prisma) süsteemist.

Prismasid saab üheaegselt pöörata eri suundades, kasutades täpset pöörlevat mehaanilist seadet, muutes seeläbi kompensaatori sisemist dispersiooni ja kõrvaldades läbi vaadeldava vaatevälja piiri värvuse. optiline süsteem 4. Kompensaatoriga on ühendatud skaalaga trummel, mille järgi määratakse dispersiooni parameeter, mis võimaldab arvutada aine keskmise dispersiooni.

Töökäsk

Seadistage seade nii, et allikast (hõõglambist) tulev valgus satuks valgustavasse prismasse ja valgustaks vaatevälja ühtlaselt.

2. Avage mõõteprisma.

Kandke selle pinnale klaaspulgaga paar tilka vett ja sulgege prisma ettevaatlikult. Prismade vahe peab olema ühtlaselt täidetud õhukese veekihiga (pöörake sellele erilist tähelepanu).

Kasutage seadme kruvi skaala abil, eemaldage vaatevälja värvumine ja saage terav piir valgus ja vari. Joondage see teise kruvi abil seadme okulaari võrdlusristiga. Määrake vee murdumisnäitaja okulaari skaalal tuhandiku täpsusega.

Võrrelge saadud tulemusi vee võrdlusandmetega. Kui mõõdetud ja tabelina esitatud murdumisnäitaja erinevus ei ületa ± 0,001, siis mõõtmine sooritati õigesti.

1. harjutus

1. Valmistage lahus lauasool (NaCl), mille kontsentratsioon on lahustuvuspiiri lähedal (näiteks C = 200 g/l).

Mõõtke saadud lahuse murdumisnäitaja.

3. Lahjendades lahust täisarv korda, saada indikaatori sõltuvus; murdumine lahuse kontsentratsioonist ja täitke tabel. 1.

Tabel 1

Harjutus. Kuidas saada ainult lahjendamise teel lahuse kontsentratsioon, mis on võrdne 3/4 maksimumist (esialgne)?

Joonista sõltuvuse graafik n=n(C). Katseandmete edasine töötlemine peaks toimuma vastavalt õpetaja juhistele.

Katseandmete töötlemine

a) Graafiline meetod

Graafiku järgi määrake kalle IN, mis katse tingimustes iseloomustab lahustunud ainet ja lahustit.

2. Määrake lahuse kontsentratsioon graafiku abil NaCl annab laborant.

b) Analüütiline meetod

Arvutage vähimruutude järgi A, IN Ja SB.

Vastavalt leitud väärtustele A Ja IN määrata lahuse kontsentratsiooni keskmine väärtus NaCl annab laborant

Kontrollküsimused

valguse hajumine. Mis vahe on normaalsel ja ebanormaalsel dispersioonil?

2. Mis on totaalse sisepeegelduse fenomen?

3. Miks on selle seadistuse abil võimatu mõõta prisma murdumisnäitajast suurema vedeliku murdumisnäitajat?

4. Miks prisma nägu A1 IN1 matiks teha?

Degradatsioon, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Võimalus hinnata vaimse degradatsiooni astet! Wexler-Bellevue testiga mõõdetud funktsioonid. Indeks põhineb tähelepanekul, et osade testiga mõõdetud võimete arengutase langeb koos vanusega, teiste aga mitte.

Indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

- register, nimede, tiitlite jne register. Psühholoogias - digitaalne näitaja kvantifitseerimine, nähtuste iseloomustus.

Millest sõltub aine murdumisnäitaja?

Indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

1. Kõige üldisem tähendus: kõik, mida kasutatakse märgistamiseks, tuvastamiseks või suunamiseks; tähised, pealdised, märgid või sümbolid. 2. Valem või arv, mida sageli väljendatakse tegurina ja mis näitab mingit seost väärtuste või mõõtmiste vahel või…

Seltskondlikkus, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Omadus, mis väljendab inimese seltskondlikkust. Näiteks sotsiogramm annab muude mõõtmiste hulgas hinnangu grupi erinevate liikmete seltskondlikkusele.

Valik, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Valem konkreetse testi või katseobjekti võimsuse hindamiseks indiviidide üksteisest eristamisel.

Töökindlus, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Statistika, mis annab hinnangu vahelise korrelatsiooni kohta tegelikud väärtused testist saadud ja teoreetiliselt õiged väärtused.

See indeks on antud r väärtusena, kus r on arvutatud ohutustegur.

Prognoosimise efektiivsus, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Mõõt, mil määral saab teadmisi ühe muutuja kohta kasutada teise muutuja kohta prognooside tegemiseks, arvestades, et nende muutujate korrelatsioon on teada. Tavaliselt väljendatakse seda sümboolsel kujul kui E, indeks on esitatud kui 1 - ((...

Sõnad, Indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Üldmõiste sõnade mis tahes süstemaatilise esinemissageduse kohta kirjalikus ja/või kõnekeeles.

Sageli on sellised indeksid piiratud konkreetsete keelevaldkondadega, nt esimese klassi õpikud, vanema ja lapse suhtlus. Hinnangud on aga teada...

Kehastruktuurid, indeks

Psühholoogiline entsüklopeedia

Eysencki pakutud kehamõõt, mis põhineb pikkuse ja rinnaümbermõõdu suhtel.

Neid, kelle hinded olid "normaalses" vahemikus, kutsuti mesomorfideks standardhälve või üle keskmise - leptomorfid ja standardhälbe piires või ...

LOENGULE №24

"INSTRUMENTAALSET ANALÜÜSI MEETODID"

REFRAKTOMETRIA.

Kirjandus:

1. V.D. Ponomarjov" Analüütiline keemia» 1983 246-251

2. A.A. Ištšenko "Analüütiline keemia" 2004, lk 181-184

REFRAKTOMETRIA.

Refraktomeetria on üks lihtsamaid füüsilised meetodid analüüs minimaalse analüüdi kogusega ja see viiakse läbi väga lühikese ajaga.

Refraktomeetria- meetod, mis põhineb murdumise või murdumise nähtusel s.o.

valguse levimissuuna muutumine ühest keskkonnast teise üleminekul.

Murdumine, nagu ka valguse neeldumine, on selle ja keskkonna vastasmõju tagajärg.

Sõna refraktomeetria tähendab dimensioon valguse murdumine, mida hinnatakse murdumisnäitaja väärtuse järgi.

Murdumisnäitaja väärtus n oleneb

1) ainete ja süsteemide koostise kohta,

2) alates millisel kontsentratsioonil ja milliseid molekule valguskiir oma teel kohtab, sest

Valguse mõjul polariseeritakse erinevate ainete molekulid erineval viisil. Sellel sõltuvusel põhineb refraktomeetriline meetod.

Sellel meetodil on mitmeid eeliseid, mille tulemusena on see leidnud laialdast rakendust nii keemiauuringutes kui ka tehnoloogiliste protsesside juhtimisel.

1) Mõõtmise murdumisnäitajad on kõrged lihtne protsess, mis viiakse läbi täpselt ning minimaalse aja ja ainekogusega.

2) Tavaliselt võimaldavad refraktomeetrid valguse murdumisnäitaja ja analüüdi sisalduse määramisel kuni 10% täpsust.

Refraktomeetria meetodit kasutatakse autentsuse ja puhtuse kontrollimiseks, tuvastamiseks üksikud ained, orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite struktuuri määramiseks lahuste uurimisel.

Refraktomeetriat kasutatakse kahekomponentsete lahuste koostise määramiseks ja kolmekomponentsete süsteemide jaoks.

Meetodi füüsiline alus

REFRAKTIIVNE INDIKAATOR.

Valguskiire kõrvalekalle algsest suunast, kui see liigub ühest keskkonnast teise, on seda suurem, mida suurem on erinevus valguse levimiskiirustes kahes

need keskkonnad.

Mõelge valguskiire murdumisele mis tahes kahe läbipaistva kandja I ja II piiril (vt joonis 1).

Riis.). Leppigem kokku, et II kandjal on suurem murdumisvõime ja seetõttu n1 Ja n2- näitab vastava keskkonna murdumist. Kui keskkond I ei ole vaakum ega õhk, siis valguskiire langemisnurga sin ja murdumisnurga sin suhe annab suhtelise murdumisnäitaja n rel väärtuse. n rel väärtus.

Mis on klaasi murdumisnäitaja? Ja millal on vaja teada?

võib defineerida ka vaadeldava kandja murdumisnäitajate suhtena.

nrel. = —— = —

Murdumisnäitaja väärtus sõltub

1) ainete olemus

Aine olemuse määrab sel juhul selle molekulide deformeeritavuse määr valguse toimel – polariseeritavuse aste.

Mida intensiivsem on polariseeritavus, seda tugevam on valguse murdumine.

2)langeva valguse lainepikkus

Murdumisnäitaja mõõtmine viiakse läbi valguse lainepikkusel 589,3 nm (naatriumi spektri joon D).

Murdumisnäitaja sõltuvust valguse lainepikkusest nimetatakse dispersiooniks.

Mida lühem on lainepikkus, seda suurem on murdumine. Seetõttu murduvad erineva lainepikkusega kiired erinevalt.

3)temperatuuri mille juures mõõtmine toimub. Murdumisnäitaja määramise eelduseks on temperatuurirežiimi järgimine. Tavaliselt tehakse määramine temperatuuril 20 ± 0,3 °C.

Temperatuuri tõustes murdumisnäitaja väheneb ja temperatuuri langedes suureneb..

Temperatuuri korrektsioon arvutatakse järgmise valemi abil:

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

nt- Hüvasti murdumisnäitaja antud temperatuuril,

n20 - murdumisnäitaja temperatuuril 200С

Temperatuuri mõju gaaside ja vedelike murdumisnäitajate väärtustele on seotud nende mahulise paisumise koefitsientide väärtustega.

Kõigi gaaside ja vedelike maht kuumutamisel suureneb, tihedus väheneb ja sellest tulenevalt indikaator väheneb

Temperatuuril 200 °C ja valguse lainepikkusel 589,3 nm mõõdetud murdumisnäitaja on näidatud indeksiga nD20

Homogeense kahekomponendilise süsteemi murdumisnäitaja sõltuvus selle olekust määratakse eksperimentaalselt, määrates murdumisnäitaja mitmele standardsüsteemile (näiteks lahustele), mille komponentide sisaldus on teada.

4) aine kontsentratsioon lahuses.

Paljudele vesilahused ainete murdumisnäitajaid erinevatel kontsentratsioonidel ja temperatuuridel mõõdetakse usaldusväärselt ning sellistel juhtudel saate kasutada viite refraktomeetrilised tabelid.

Praktika näitab, et kui lahustunud aine sisaldus ei ületa 10-20%, on graafilise meetodiga väga paljudel juhtudel võimalik kasutada lineaarvõrrand tüüp:

n = ei+FC,

n- lahuse murdumisnäitaja,

ei on puhta lahusti murdumisnäitaja,

C— lahustunud aine kontsentratsioon, %

F-empiiriline koefitsient, mille väärtus leitakse

teadaoleva kontsentratsiooniga lahuste murdumisnäitajate määramisega.

REFRAKTOMEERID.

Refraktomeetrid on seadmed, mida kasutatakse murdumisnäitaja mõõtmiseks.

Neid instrumente on kahte tüüpi: Abbe tüüpi refraktomeeter ja Pulfrichi tüüpi. Nii nendel kui ka teistel põhinevad mõõtmised murdumisnurga piirava suuruse määramisel. Praktikas kasutatakse erinevate süsteemide refraktomeetreid: laboratoorsed RL, universaalsed RLU jne.

Destilleeritud vee murdumisnäitaja n0 = 1,33299, praktikas võetakse seda näitajat võrdluseks n0 =1,333.

Refraktomeetrite tööpõhimõte põhineb murdumisnäitaja määramisel piirava nurga meetodil (valguse kogupeegelduse nurk).

Käsi refraktomeeter

Refraktomeeter Abbe

REFRAKTIIVNE INDIKAATOR(murdumisnäitaja) - optiline. seotud keskkonnaomadustega valguse murdumine kahe läbipaistva optiliselt homogeense ja isotroopse keskkonna liidesel selle üleminekul ühest keskkonnast teise ja valguse levimise faasikiiruste erinevuse tõttu keskkonnas. P. p väärtus, mis on võrdne nende kiiruste suhtega. sugulane

P. p. nendest keskkondadest. Kui valgus langeb teisele või esimesele keskkonnale (kust valguse levimiskiirus koos), siis kogused on nende keskkondade absoluutne P. p. Sel juhul saab murdumisseaduse kirjutada kujul, kus ja on langemis- ja murdumisnurgad.

Absoluutse P p suurus sõltub aine olemusest ja struktuurist, selle agregatsiooni olekust, temperatuurist, rõhust jne. Suure intensiivsuse korral sõltub p p valguse intensiivsusest (vt. mittelineaarne optika). Mitmetes ainetes muutub P. p. välise mõjul. elektriline väljad ( Kerri efekt- vedelikes ja gaasides; elektrooptiline Pockeli efekt- kristallides).

Antud keskkonna puhul sõltub neeldumisriba valguse lainepikkusest l ja neeldumisribade piirkonnas on see sõltuvus anomaalne (vt joonis 1). Kerge dispersioon). piirkonnas on PP peaaegu kõigi kandjate puhul 1-le lähedal, nähtavas piirkonnas vedelike ja tahked ained- umbes 1,5; IR piirkonnas mitme läbipaistva kandja jaoks 4.0 (Ge jaoks).

Lit.: Landsberg G. S., Optika, 5. väljaanne, M., 1976; Sivukhin D.V., Üldine kursus, 2. väljaanne, [kd. 4] - Optika, M., 1985. V. I. Malõšev,

Optika on üks vanimaid füüsikaharusid. Alates Vana-Kreekast on paljud filosoofid tundnud huvi valguse liikumis- ja levimisseaduste vastu erinevates läbipaistvates materjalides nagu vesi, klaas, teemant ja õhk. Selles artiklis käsitletakse valguse murdumisnähtust, tähelepanu on suunatud õhu murdumisnäitajale.

Valguskiire murdumisefekt

Igaüks on oma elus sadu kordi kohanud seda efekti, kui ta vaatas reservuaari põhja või veeklaasi, millesse on asetatud mõni objekt. Samal ajal ei tundunud veehoidla nii sügav kui see tegelikult oli ja veeklaasis olevad esemed tundusid deformeerunud või purunenud.

Murdumisnähtus seisneb selle sirgjoonelise trajektoori katkemises, kui see ületab kahe läbipaistva materjali vahelise liidese. Võttes kokku suure hulga katseandmeid, sai hollandlane Willebrord Snell 17. sajandi alguses matemaatiline avaldis, mis kirjeldas seda nähtust täpselt. See väljend on kirjutatud järgmisel kujul:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = konst.

Siin on n 1 , n 2 valguse absoluutsed murdumisnäitajad vastavas materjalis, θ 1 ja θ 2 on nurgad langeva ja murdunud kiirte ning liidesetasandiga risti, mis on tõmmatud läbi kiirte ristumispunkti. ja see lennuk.

Seda valemit nimetatakse Snelli või Snell-Descartes'i seaduseks (prantslane kirjutas selle esitatud kujul kirja, hollandlane ei kasutanud siinusi, vaid pikkusühikuid).

Lisaks sellele valemile kirjeldab murdumise nähtust veel üks seadus, mis on oma olemuselt geomeetriline. See seisneb selles, et tasapinnaga risti märgistatud kiir ja kaks kiirt (murdunud ja langevad) asuvad samal tasapinnal.

Absoluutne murdumisnäitaja

See väärtus sisaldub Snelli valemis ja selle väärtus mängib olulist rolli. Matemaatiliselt vastab murdumisnäitaja n valemile:

Sümbol c on elektromagnetlainete kiirus vaakumis. See on ligikaudu 3*10 8 m/s. Väärtus v on valguse kiirus keskkonnas. Seega peegeldab murdumisnäitaja valguse aeglustumise ulatust keskkonnas õhuvaba ruumi suhtes.

Ülaltoodud valemist järeldub kaks olulist järeldust:

• n väärtus on alati suurem kui 1 (vaakumi puhul on see võrdne ühega);
• see on mõõtmeteta suurus.

Näiteks õhu murdumisnäitaja on 1,00029, vee puhul aga 1,33.

Murdumisnäitaja ei ole konkreetse keskkonna konstantne väärtus. Oleneb temperatuurist. Pealegi on elektromagnetlaine iga sageduse jaoks oma tähendus. Niisiis, ülaltoodud arvud vastavad temperatuurile 20 o C ja nähtava spektri kollasele osale (lainepikkus - umbes 580-590 nm).

N väärtuse sõltuvus valguse sagedusest avaldub valge valguse lagunemises prisma abil mitmeks värviks, samuti tugeva vihma ajal taevasse vikerkaare tekkimises.

Valguse murdumisnäitaja õhus

Selle väärtus (1,00029) on juba eespool toodud. Kuna õhu murdumisnäitaja erineb nullist vaid neljanda kümnendkoha võrra, siis praktiliste ülesannete lahendamisel võib selle lugeda võrdseks ühega. Väike erinevus n õhu ja ühtsuse kohta näitab, et õhumolekulid valgust praktiliselt ei aeglusta, mis on seotud selle suhteliselt väikese tihedusega. Seega on õhu keskmine tihedus 1,225 kg/m 3 ehk see on mageveest üle 800 korra kergem.

Õhk on optiliselt õhuke keskkond. Valguse kiiruse aeglustamise protsess materjalis on kvantiseloomuline ja on seotud aine aatomite footonite neeldumise ja emissiooniga.

Muutused õhu koostises (näiteks veeauru sisalduse suurenemine selles) ja temperatuuri muutused toovad kaasa olulisi muutusi murdumisnäitajas. Ilmekas näide on miraaži mõju kõrbes, mis tekib õhukihtide murdumisnäitajate erinevuse tõttu. erinevad temperatuurid.

klaas-õhk liides

Klaas on palju tihedam aine kui õhk. Selle absoluutne murdumisnäitaja on sõltuvalt klaasi tüübist vahemikus 1,5–1,66. Kui võtame keskmiseks väärtuseks 1,55, saab õhu-klaasi liidese kiire murdumise arvutada järgmise valemi abil:

patt (θ 1) / patt (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1,55.

Väärtust n 21 nimetatakse õhu ja klaasi suhteliseks murdumisnäitajaks. Kui kiir väljub klaasist õhku, tuleks kasutada järgmist valemit:

patt (θ 1) / sin (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1,55 \u003d 0,645.

Kui murdunud kiire nurk on viimasel juhul võrdne 90 o , siis nimetatakse vastavat kriitiliseks. Klaas-õhk piiri jaoks on see võrdne:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) = 40,17 o.

Kui kiir langeb klaas-õhk piirile suurema nurgaga kui 40,17 o , siis peegeldub see täielikult klaasi tagasi. Seda nähtust nimetatakse "täielikuks sisepeegelduseks".

Kriitiline nurk eksisteerib ainult siis, kui kiir liigub tihedast keskkonnast (klaasist õhku, kuid mitte vastupidi).

Söötme murdumisnäitaja vaakumi suhtes, st valguskiirte ülemineku korral vaakumist keskkonnale, nimetatakse absoluutseks ja määratakse valemiga (27.10): n=c/v.

Arvutustes võetakse tabelitest absoluutsed murdumisnäitajad, kuna nende väärtus määratakse katsete abil üsna täpselt. Kuna c on suurem kui v, siis absoluutne murdumisnäitaja on alati suurem kui ühtsus.

Kui valguskiirgus läheb vaakumist keskkonda, kirjutatakse teise murdumisseaduse valem järgmiselt:

sin i/sin β = n. (29,6)

Valemit (29.6) kasutatakse praktikas sageli ka siis, kui kiired liiguvad õhust keskkonda, kuna valguse levimise kiirus õhus erineb väga vähe kiirusest c. Seda on näha sellest, et õhu absoluutne murdumisnäitaja on 1,0029.

Kui kiir läheb keskkonnast vaakumisse (õhku), on teise murdumisseaduse valem järgmine:

sin i/sin β = 1/n. (29,7)

Sel juhul eemalduvad kiired keskkonnast lahkudes tingimata keskkonna ja vaakumi vahelisest ristsihist.

Uurime, kuidas saab absoluutsete murdumisnäitajate põhjal leida suhtelise murdumisnäitaja n21. Laske valgusel minna absoluutindeksiga n1 keskkonnast absoluutindeksiga n2. Siis n1 = c/V1 jan2 = s/v2, kust:

n2/n1=v1/v2=n21. (29,8)

Sellise juhtumi teise murdumisseaduse valem kirjutatakse sageli järgmiselt:

sini/sinβ = n2/n1. (29,9)

Pidagem seda meeles Maxwelli teooria absoluutne eksponent murdumise saab leida seosest: n = √(με). Kuna valguskiirgusele läbipaistvate ainete puhul on μ praktiliselt võrdne ühtsusega, võime eeldada, et:

n = √ε. (29.10)

Kuna võnkesagedus sisse valguskiirgus on suurusjärgus 10 14 Hz, dielektriku suhteliselt suure massiga dipoolidel ega ioonidel pole aega sellise sagedusega oma positsioone muuta ja aine dielektrilised omadused nendes tingimustes määratakse ainult elektroonika abil. selle aatomite polarisatsioon. See seletab erinevust väärtuse ε= vaheln 2 alates (29.10) ja ε st elektrostaatikas. Niisiis, vee puhul ε \u003d n 2 \u003d 1,77 ja ε st \u003d 81; ioonse tahke dielektriku NaCl ε = 2,25 ja ε st = 5,6. Kui aine koosneb homogeensetest aatomitest või mittepolaarsetest molekulidest, st tal ei ole ioone ega looduslikke dipoole, saab selle polarisatsioon olla ainult elektrooniline. Sarnaste ainete puhul langevad ε alates (29.10) ja ε st kokku. Sellise aine näiteks on teemant, mis koosneb ainult süsinikuaatomitest.

Pange tähele, et absoluutse murdumisnäitaja väärtus sõltub lisaks aine tüübile ka võnkesagedusest või kiirguse lainepikkusest . Kui lainepikkus väheneb, siis reeglina murdumisnäitaja suureneb.