Եկեք անդրադառնանք բեկման օրենքը ձևակերպելիս մեր կողմից ներկայացված § 81-ում ներկայացված բեկման ցուցիչի ավելի մանրամասն դիտարկմանը:

բեկման ինդեքսը կախված է օպտիկական հատկություններից և միջավայրից, որտեղից ընկնում է ճառագայթը և այն միջավայրից, որի մեջ այն թափանցում է։ բեկման ինդեքսը, որը ստացվում է, երբ վակուումից լույսը ընկնում է միջավայրի վրա, կոչվում է այս միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքս։

Բրինձ. 184. Երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսը.

Թող բացարձակը բեկման ինդեքսառաջին միջավայրն է, իսկ երկրորդը՝ . Հաշվի առնելով բեկումը առաջին և երկրորդ միջավայրի սահմանին, մենք համոզվում ենք, որ բեկման ինդեքսը առաջին միջավայրից երկրորդին անցնելիս, այսպես կոչված, հարաբերական բեկման ինդեքսը, հավասար է հարաբերակցությանըԵրկրորդ և առաջին միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսները.

(նկ. 184): Ընդհակառակը, երկրորդ միջավայրից առաջինին անցնելիս ունենում ենք հարաբերական բեկման ինդեքս

Երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսի և նրանց բացարձակ բեկման ինդեքսների միջև հաստատված կապը կարող է ստացվել նաև տեսականորեն՝ առանց նոր փորձերի, ճիշտ այնպես, ինչպես դա կարելի է անել հետադարձելիության օրենքի համար (§82),

Ավելի բարձր բեկման ինդեքս ունեցող միջավայրը համարվում է օպտիկապես ավելի խիտ: Սովորաբար չափվում է օդի նկատմամբ տարբեր միջավայրերի բեկման ինդեքսը: Օդի բացարձակ բեկման ինդեքսն է. Այսպիսով, ցանկացած միջավայրի բեկման բացարձակ ինդեքսը բանաձևով կապված է օդի նկատմամբ նրա բեկման ցուցիչի հետ.

Աղյուսակ 6. Տարբեր նյութերի բեկման ինդեքսը օդի նկատմամբ

Հեղուկներ		Պինդ նյութեր
Նյութ		Նյութ
Էթանոլ
ածխածնի դիսուլֆիդ
Գլիցերին		Ապակի (թեթև պսակ)
հեղուկ ջրածին		Ապակի (ծանր կայծքար)
հեղուկ հելիում

բեկման ինդեքսը կախված է լույսի ալիքի երկարությունից, այսինքն՝ նրա գույնից։ Տարբեր գույները համապատասխանում են տարբեր բեկման ինդեքսների: Այս երեւույթը, որը կոչվում է դիսպերսիա, խաղում է կարևոր դերօպտիկայի մեջ։ Այս երևույթի հետ մենք բազմիցս կզբաղվենք հետագա գլուխներում: Տվյալները տրված են աղյուսակում: 6, վերաբերում է դեղին լույսին:

Հետաքրքիր է նշել, որ արտացոլման օրենքը պաշտոնապես կարող է գրվել նույն ձևով, ինչ բեկման օրենքը: Հիշեցնենք, որ մենք պայմանավորվել ենք միշտ չափել անկյունները ուղղահայացից դեպի համապատասխան ճառագայթ: Ուստի, անկման անկյունը և անդրադարձման անկյունը պետք է համարենք հակադիր նշաններ, այսինքն. արտացոլման օրենքը կարելի է գրել այսպես

Համեմատելով (83.4) բեկման օրենքի հետ՝ մենք տեսնում ենք, որ արտացոլման օրենքը կարելի է համարել որպես բեկման օրենքի հատուկ դեպք: Արտացոլման և բեկման օրենքների այս ֆորմալ նմանությունը մեծ կիրառություն ունի լուծելու համար գործնական առաջադրանքներ.

Նախորդ ներկայացման մեջ բեկման ինդեքսն ուներ միջավայրի հաստատունի նշանակություն՝ անկախ դրա միջով անցնող լույսի ինտենսիվությունից։ Ռեֆրակցիայի ինդեքսի նման մեկնաբանությունը միանգամայն բնական է, սակայն ժամանակակից լազերների միջոցով հնարավոր ճառագայթման բարձր ինտենսիվության դեպքում դա արդարացված չէ։ Միջավայրի հատկությունները, որոնց միջով անցնում է ուժեղ լույսի ճառագայթումը, այս դեպքում կախված են դրա ինտենսիվությունից։ Ինչպես ասում են՝ միջինը դառնում է ոչ գծային։ Միջավայրի ոչ գծային լինելը դրսևորվում է, մասնավորապես, նրանում, որ բարձր ինտենսիվության լուսային ալիքը փոխում է բեկման ինդեքսը։ Ճառագայթման ինտենսիվությունից բեկման ինդեքսի կախվածությունն ունի ձև

Այստեղ սովորական բեկման ինդեքսն է, a-ն բեկման ոչ գծային ինդեքսն է և համաչափության գործակիցը: Այս բանաձևի լրացուցիչ տերմինը կարող է լինել կամ դրական կամ բացասական:

բեկման ինդեքսի հարաբերական փոփոխությունները համեմատաբար փոքր են։ Ոչ գծային բեկման ինդեքսի համար: Սակայն բեկման ինդեքսի նույնիսկ նման փոքր փոփոխությունները նկատելի են. դրանք դրսևորվում են լույսի ինքնակենտրոնացման յուրօրինակ երևույթով։

Դիտարկենք դրական ոչ գծային բեկման ինդեքսով միջավայր: Այս դեպքում լույսի ինտենսիվության բարձրացման տարածքները բեկման ինդեքսի բարձրացման միաժամանակյա տարածքներ են: Սովորաբար, իրական լազերային ճառագայթման դեպքում, ինտենսիվության բաշխումը ճառագայթի խաչմերուկի վրա անհավասար է. ինտենսիվությունը առավելագույնն է առանցքի երկայնքով և սահուն նվազում է դեպի ճառագայթի եզրերը, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 185 ամուր կորեր: Նմանատիպ բաշխումը նկարագրում է նաև բեկման ինդեքսի փոփոխությունը ոչ գծային միջավայր ունեցող բջիջի խաչմերուկում, որի առանցքի երկայնքով տարածվում է լազերային ճառագայթը: բեկման ինդեքսը, որն ամենամեծն է բջջի առանցքի երկայնքով, աստիճանաբար նվազում է դեպի նրա պատերը (հատված կորերը Նկար 185-ում):

Ճառագայթների ճառագայթը, որը դուրս է գալիս լազերից առանցքին զուգահեռ, ընկնում է փոփոխական բեկման ինդեքսով միջավայրի մեջ, շեղվում է այն ուղղությամբ, որտեղ այն ավելի մեծ է: Հետևաբար, OSP բջիջի հարևանությամբ աճող ինտենսիվությունը հանգեցնում է լույսի ճառագայթների համակենտրոնացման այս շրջանում, որը սխեմատիկորեն ցուցադրված է խաչմերուկներում և Նկ. 185, և դա հանգեցնում է հետագա աճի: Ի վերջո, ոչ գծային միջավայրով անցնող լույսի ճառագայթի արդյունավետ խաչմերուկը զգալիորեն նվազում է: Լույսն անցնում է ասես բեկման բարձր ինդեքսով նեղ ալիքով։ Այսպիսով, լազերային ճառագայթը նեղանում է, և ոչ գծային միջավայրը ինտենսիվ ճառագայթման ազդեցության տակ հանդես է գալիս որպես կոնվերգացիոն ոսպնյակ: Այս երեւույթը կոչվում է ինքնակենտրոնացում: Այն կարելի է դիտարկել, օրինակ, հեղուկ նիտրոբենզոլում։

Բրինձ. | )

Եկեք անդրադառնանք բեկման օրենքը ձևակերպելիս մեր կողմից ներկայացված § 81-ում ներկայացված բեկման ցուցիչի ավելի մանրամասն դիտարկմանը:

բեկման ինդեքսը կախված է օպտիկական հատկություններից և միջավայրից, որտեղից ընկնում է ճառագայթը և այն միջավայրից, որի մեջ այն թափանցում է։ բեկման ինդեքսը, որը ստացվում է, երբ վակուումից լույսը ընկնում է միջավայրի վրա, կոչվում է այս միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքս։

Բրինձ. 184. Երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսը.

Թող առաջին միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսը լինի, իսկ երկրորդը՝ . Հաշվի առնելով բեկումը առաջին և երկրորդ միջավայրի սահմանին, մենք համոզվում ենք, որ բեկման ինդեքսը առաջին միջավայրից երկրորդին, այսպես կոչված, հարաբերական բեկման ինդեքսն անցնելիս, հավասար է բեկման բացարձակ ինդեքսների հարաբերությանը: երկրորդ և առաջին լրատվամիջոցները.

(նկ. 184): Ընդհակառակը, երկրորդ միջավայրից առաջինին անցնելիս ունենում ենք հարաբերական բեկման ինդեքս

Երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսի և նրանց բացարձակ բեկման ինդեքսների միջև հաստատված կապը կարող է ստացվել նաև տեսականորեն՝ առանց նոր փորձերի, ճիշտ այնպես, ինչպես դա կարելի է անել հետադարձելիության օրենքի համար (§82),

Ավելի բարձր բեկման ինդեքս ունեցող միջավայրը համարվում է օպտիկապես ավելի խիտ: Սովորաբար չափվում է օդի նկատմամբ տարբեր միջավայրերի բեկման ինդեքսը: Օդի բացարձակ բեկման ինդեքսն է. Այսպիսով, ցանկացած միջավայրի բեկման բացարձակ ինդեքսը բանաձևով կապված է օդի նկատմամբ նրա բեկման ցուցիչի հետ.

Աղյուսակ 6. Տարբեր նյութերի բեկման ինդեքսը օդի նկատմամբ

բեկման ինդեքսը կախված է լույսի ալիքի երկարությունից, այսինքն՝ նրա գույնից։ Տարբեր գույները համապատասխանում են տարբեր բեկման ինդեքսների: Այս երեւույթը, որը կոչվում է դիսպերսիա, կարեւոր դեր է խաղում օպտիկայի մեջ։ Այս երևույթի հետ մենք բազմիցս կզբաղվենք հետագա գլուխներում: Տվյալները տրված են աղյուսակում: 6, վերաբերում է դեղին լույսին:

Հետաքրքիր է նշել, որ արտացոլման օրենքը պաշտոնապես կարող է գրվել նույն ձևով, ինչ բեկման օրենքը: Հիշեցնենք, որ մենք պայմանավորվել ենք միշտ չափել անկյունները ուղղահայացից դեպի համապատասխան ճառագայթ: Ուստի, անկման անկյունը և անդրադարձման անկյունը պետք է համարենք հակադիր նշաններ, այսինքն. արտացոլման օրենքը կարելի է գրել այսպես

Համեմատելով (83.4) բեկման օրենքի հետ՝ մենք տեսնում ենք, որ արտացոլման օրենքը կարելի է համարել որպես բեկման օրենքի հատուկ դեպք: Արտացոլման և բեկման օրենքների այս ֆորմալ նմանությունը մեծ նշանակություն ունի գործնական խնդիրների լուծման համար:

Նախորդ ներկայացման մեջ բեկման ինդեքսն ուներ միջավայրի հաստատունի նշանակություն՝ անկախ դրա միջով անցնող լույսի ինտենսիվությունից։ Ռեֆրակցիայի ինդեքսի նման մեկնաբանությունը միանգամայն բնական է, սակայն ժամանակակից լազերների միջոցով հնարավոր ճառագայթման բարձր ինտենսիվության դեպքում դա արդարացված չէ։ Միջավայրի հատկությունները, որոնց միջով անցնում է ուժեղ լույսի ճառագայթումը, այս դեպքում կախված են դրա ինտենսիվությունից։ Ինչպես ասում են՝ միջինը դառնում է ոչ գծային։ Միջավայրի ոչ գծային լինելը դրսևորվում է, մասնավորապես, նրանում, որ բարձր ինտենսիվության լուսային ալիքը փոխում է բեկման ինդեքսը։ Ճառագայթման ինտենսիվությունից բեկման ինդեքսի կախվածությունն ունի ձև

Այստեղ սովորական բեկման ինդեքսն է, a-ն բեկման ոչ գծային ինդեքսն է և համաչափության գործակիցը: Այս բանաձևի լրացուցիչ տերմինը կարող է լինել կամ դրական կամ բացասական:

բեկման ինդեքսի հարաբերական փոփոխությունները համեմատաբար փոքր են։ Ոչ գծային բեկման ինդեքսի համար: Սակայն բեկման ինդեքսի նույնիսկ նման փոքր փոփոխությունները նկատելի են. դրանք դրսևորվում են լույսի ինքնակենտրոնացման յուրօրինակ երևույթով։

Դիտարկենք դրական ոչ գծային բեկման ինդեքսով միջավայր: Այս դեպքում լույսի ինտենսիվության բարձրացման տարածքները բեկման ինդեքսի բարձրացման միաժամանակյա տարածքներ են: Սովորաբար, իրական լազերային ճառագայթման դեպքում, ինտենսիվության բաշխումը ճառագայթի խաչմերուկի վրա անհավասար է. ինտենսիվությունը առավելագույնն է առանցքի երկայնքով և սահուն նվազում է դեպի ճառագայթի եզրերը, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 185 ամուր կորեր: Նմանատիպ բաշխումը նկարագրում է նաև բեկման ինդեքսի փոփոխությունը ոչ գծային միջավայր ունեցող բջիջի խաչմերուկում, որի առանցքի երկայնքով տարածվում է լազերային ճառագայթը: բեկման ինդեքսը, որն ամենամեծն է բջջի առանցքի երկայնքով, աստիճանաբար նվազում է դեպի նրա պատերը (հատված կորերը Նկար 185-ում):

Ճառագայթների ճառագայթը, որը դուրս է գալիս լազերից առանցքին զուգահեռ, ընկնում է փոփոխական բեկման ինդեքսով միջավայրի մեջ, շեղվում է այն ուղղությամբ, որտեղ այն ավելի մեծ է: Հետևաբար, OSP բջիջի հարևանությամբ աճող ինտենսիվությունը հանգեցնում է լույսի ճառագայթների համակենտրոնացման այս շրջանում, որը սխեմատիկորեն ցուցադրված է խաչմերուկներում և Նկ. 185, և դա հանգեցնում է հետագա աճի: Ի վերջո, ոչ գծային միջավայրով անցնող լույսի ճառագայթի արդյունավետ խաչմերուկը զգալիորեն նվազում է: Լույսն անցնում է ասես բեկման բարձր ինդեքսով նեղ ալիքով։ Այսպիսով, լազերային ճառագայթը նեղանում է, և ոչ գծային միջավայրը ինտենսիվ ճառագայթման ազդեցության տակ հանդես է գալիս որպես կոնվերգացիոն ոսպնյակ: Այս երեւույթը կոչվում է ինքնակենտրոնացում: Այն կարելի է դիտարկել, օրինակ, հեղուկ նիտրոբենզոլում։

Բրինձ. | )

Թափանցիկ պինդ մարմինների բեկման ցուցիչի որոշում

Եվ հեղուկներ

Գործիքներ և պարագաներլույսի ֆիլտրով մանրադիտակ, խաչի տեսքով AB նշանով հարթ զուգահեռ թիթեղ; «RL» ապրանքանիշի ռեֆրակտոմետր; հեղուկների հավաքածու.

Աշխատանքի նպատակը.որոշել ապակու և հեղուկների բեկման ինդեքսները.

Ապակու բեկման ինդեքսի որոշումը մանրադիտակի միջոցով

Թափանցիկ պինդ նյութի բեկման ինդեքսը որոշելու համար օգտագործվում է այս նյութից պատրաստված հարթ զուգահեռ թիթեղ՝ նշանով։

Նշանը բաղկացած է երկու փոխադարձ ուղղահայաց քերծվածքներից, որոնցից մեկը (A) կիրառվում է ներքևի մասում, իսկ երկրորդը (B) - ափսեի վերին մակերեսին: Թիթեղը լուսավորվում է մոնոխրոմատիկ լույսով և հետազոտվում մանրադիտակի տակ։ Վրա
բրինձ. 4.7-ը ցույց է տալիս հետազոտված ափսեի հատվածը ուղղահայաց հարթությամբ:

AD և AE ճառագայթները ապակի-օդ միջերեսի բեկումից հետո գնում են DD1 և EE1 ուղղություններով և ընկնում մանրադիտակի օբյեկտի մեջ:

Դիտորդը, ով նայում է թիթեղին վերևից, տեսնում է Ա կետը DD1 և EE1 ճառագայթների շարունակության հատման կետում, այսինքն. Գ կետում.

Այսպիսով, A կետը C կետում գտնվող դիտորդին թվում է: Եկեք գտնենք թիթեղի նյութի բեկման n ցուցիչի, d հաստության և թիթեղի ակնհայտ հաստության d1 միջև կապը:

4.7 երևում է, որ VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, որտեղից

tgi/tgr = AB/BC,

որտեղ AB = d-ն ափսեի հաստությունն է. BC = d1 ակնհայտ ափսեի հաստություն:

Եթե ​​i և r անկյունները փոքր են, ապա

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

դրանք. Sini/Sinr = d/d1:

Հաշվի առնելով լույսի բեկման օրենքը՝ ստանում ենք

d/d1-ի չափումը կատարվում է մանրադիտակի միջոցով:

Մանրադիտակի օպտիկական սխեման բաղկացած է երկու համակարգերից՝ դիտման համակարգ, որը ներառում է խողովակի մեջ տեղադրված օբյեկտ և ակնոց, և լուսավորման համակարգ, որը բաղկացած է հայելից և շարժական լուսային զտիչից։ Պատկերի կենտրոնացումը կատարվում է խողովակի երկու կողմերում գտնվող բռնակները պտտելով:

Աջ բռնակի առանցքի վրա վերջույթների թեփուկով սկավառակ է։

Անշարժ ցուցիչի նկատմամբ վերջույթի b ցուցանիշը որոշում է h հեռավորությունը օբյեկտից մինչև մանրադիտակի փուլը.

k գործակիցը ցույց է տալիս, թե ինչ բարձրությամբ է շարժվում մանրադիտակի խողովակը, երբ բռնակը պտտվում է 1°-ով:

Օբյեկտի տրամագիծն այս կարգավորմամբ փոքր է համեմատած h հեռավորության հետ, ուստի ամենահեռավոր ճառագայթը, որը մտնում է օբյեկտ, մանրադիտակի օպտիկական առանցքի հետ կազմում է i փոքր անկյուն:

Լույսի բեկման r անկյունը թիթեղում փոքր է i անկյունից, այսինքն. նույնպես փոքր է, որը համապատասխանում է պայմանին (4.5):

Աշխատանքային կարգը

1. Թիթեղը դնել մանրադիտակի բեմի վրա, որպեսզի A և B հարվածների հատման կետը (տես Նկ.

Refractive ինդեքս

4.7) եղել է տեսադաշտում։

2. Պտտեք բարձրացնող մեխանիզմի բռնակը, որպեսզի խողովակը բարձրացնեք վերին դիրքի վրա:

3. Նայելով ակնոցի մեջ, դանդաղ իջեցրեք մանրադիտակի խողովակը՝ պտտելով բռնակը, մինչև տեսադաշտում ստացվի քերծվածք B-ի հստակ պատկերը, որը կիրառվում է ափսեի վերին մակերեսին: Գրանցեք վերջույթի b1 նշումը, որը համաչափ է h1 հեռավորությանը մանրադիտակի օբյեկտից մինչև ափսեի վերին եզրը. h1 = kb1 (նկ.

4. Շարունակեք սահուն իջեցնել խողովակը, մինչև ստացվի A քերծվածքի հստակ պատկերը, որը թվում է C կետում գտնվող դիտորդին: Գրանցեք լիմբուսի նոր ցուցմունք b2: h1 հեռավորությունը օբյեկտից մինչև ափսեի վերին մակերեսը համաչափ է b2-ին.
h2 = kb2 (նկ. 4.8, բ):

B և C կետերից մինչև ոսպնյակ հեռավորությունները հավասար են, քանի որ դիտորդը դրանք տեսնում է հավասարապես պարզ:

Խողովակի h1-h2 տեղաշարժը հավասար է թիթեղի ակնհայտ հաստությանը (նկ.

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

5. Չափել ափսեի հաստությունը d հարվածների խաչմերուկում: Դա անելու համար 1-ին փորձարկման ափսեի տակ դրեք օժանդակ ապակե թիթեղ 2 (նկ. 4.9) և իջեցրեք մանրադիտակի խողովակը մինչև ոսպնյակը (թեթևակի) դիպչի փորձարկման թիթեղին: Ուշադրություն դարձրեք վերջույթի a1-ին: Հեռացրեք ուսումնասիրվող թիթեղը և իջեցրեք մանրադիտակի խողովակը, մինչև օբյեկտը դիպչի թիթեղին 2:

Նշում a2 նշումը.

Միևնույն ժամանակ, մանրադիտակի օբյեկտը կնվազի ուսումնասիրվող ափսեի հաստությանը հավասար բարձրության վրա, այսինքն.

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

6. Հաշվե՛ք ափսեի նյութի բեկման ինդեքսը՝ օգտագործելով բանաձևը

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

7. Վերը նշված բոլոր չափումները կրկնել 3-5 անգամ, հաշվարկել միջին արժեքը n, բացարձակ և հարաբերական սխալները rn և rn/n:

Հեղուկների բեկման ցուցիչի որոշում ռեֆրակտոմետրի միջոցով

Այն գործիքները, որոնք օգտագործվում են բեկման ինդեքսները որոշելու համար, կոչվում են ռեֆրակտոմետրեր:

Ընդհանուր տեսք և օպտիկական դիզայն RL ռեֆրակտոմետրը ներկայացված է նկ. 4.10 և 4.11.

Հեղուկների բեկման ցուցիչի չափումը RL ռեֆրակտոմետրի միջոցով հիմնված է լույսի բեկման երևույթի վրա, որն անցել է երկու միջավայրերի միջերեսով տարբեր ցուցանիշներբեկում.

Լույսի ճառագայթ (նկ.

4.11) 1 աղբյուրից (շիկացած լամպ կամ ցրված ցերեկային լույս) հայելու 2-ի օգնությամբ գործիքի պատյան պատուհանի միջով ուղղվում է 3 և 4 պրիզմայից բաղկացած կրկնակի պրիզմայի վրա, որոնք պատրաստված են բեկման ինդեքսով ապակուց: 1.540-ից:

Վերին լուսավորության պրիզմայի 3 մակերեսը AA (Նկար 3):

4.12, ա) փայլատ է և ծառայում է հեղուկը ցրված լույսով լուսավորելուն, որը բարակ շերտով դրված է 3-րդ և 4-րդ պրիզմաների միջև ընկած բացվածքում: Անփայլ մակերեսով 3-ով ցրված լույսն անցնում է ուսումնասիրվող հեղուկի հարթ-զուգահեռ շերտով: և ընկնում է ստորին պրիզմայի 4-ի պայթուցիկի անկյունագծային երեսին տարբեր տակ
I անկյունները տատանվում են զրոյից մինչև 90°:

Պայթուցիկ մակերևույթի վրա լույսի ընդհանուր ներքին արտացոլման երևույթից խուսափելու համար հետազոտվող հեղուկի բեկման ինդեքսը պետք է պակաս լինի 4-րդ պրիզմայի ապակու բեկման ինդեքսից, այսինքն.

1540-ից պակաս:

Լույսի ճառագայթը, որի անկման անկյունը 90° է, կոչվում է սահող ճառագայթ:

Լոգարիթմական ճառագայթը, որը բեկված է հեղուկ-ապակու միջերեսում, կգնա 4-րդ պրիզմայում՝ բեկման սահմանափակող անկյան տակ: rև այլն< 90о.

Դ կետում սահող փնջի բեկումը (տե՛ս Նկար 4.12, ա) ենթարկվում է օրենքին.

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

կամ նժ = նստսինրպր, (4.12)

քանի որ sinipr = 1.

Պրիզմայի 4-րդ պրիզմայի մ.թ.ա մակերեսի վրա լույսի ճառագայթները կրկին բեկվում են և հետո

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a, (4.14)

որտեղ a-ն պրիզմայի բեկող ճառագայթն է 4.

Միասին լուծելով (4.12), (4.13), (4.14) հավասարումների համակարգը, մենք կարող ենք ստանալ բանաձև, որը կապում է ուսումնասիրվող հեղուկի բեկման ինդեքսը nzh բեկման սահմանափակող անկյան հետ, որը դուրս է եկել ճառագայթից: պրիզմա 4:

Եթե ​​4-րդ պրիզմայից դուրս եկող ճառագայթների ուղու վրա տեղադրվի խայտաբղետ շրջանակ, ապա դրա տեսադաշտի ստորին հատվածը կլուսավորվի, իսկ վերին մասը՝ մուգ։ Լույսի և մութ դաշտերի միջերեսը ձևավորվում է բեկման սահմանափակող r¢pr անկյան ճառագայթներով: Այս համակարգում չկան r¢pr-ից փոքր բեկման անկյուն ունեցող ճառագայթներ (նկ.

Հետևաբար, r¢pr-ի արժեքը և chiaroscuro-ի սահմանի դիրքը կախված են միայն ուսումնասիրվող հեղուկի բեկման ինդեքսից, քանի որ nst և a-ն այս սարքում հաստատուն արժեքներ են:

Իմանալով nst, a և r¢pr, հնարավոր է հաշվարկել nzh բանաձևով (4.15): Գործնականում, բանաձեւը (4.15) օգտագործվում է ռեֆրակտոմետրի սանդղակը չափելու համար:

9-րդ մասշտաբով (տես

բրինձ. 4.11), ձախ կողմում գծագրված են բեկման ցուցիչի արժեքները ld = 5893 Å համար: 10 - 11 ակնաչափի դիմաց դրված է (--) նշանով թիթեղ 8։

Տեղափոխելով ակնաչափը 8-րդ ափսեի հետ միասին սանդղակի երկայնքով՝ հնարավոր է հասնել նշանի հավասարեցման մութ և բաց տեսադաշտերի միջև բաժանարար գծի հետ:

9 աստիճանական սանդղակի բաժանումը, որը համընկնում է նշանի հետ, տալիս է ուսումնասիրվող հեղուկի բեկման ինդեքսը nzh։ Օբյեկտիվ 6-ը և 10-11 ակնոցը կազմում են աստղադիտակ:

Պտտվող պրիզմա 7-ը փոխում է ճառագայթի ընթացքը՝ ուղղելով այն ակնոցի մեջ։

Ապակու և ուսումնասիրվող հեղուկի ցրվածության շնորհիվ մութ և պայծառ դաշտերի միջև հստակ բաժանարար գծի փոխարեն սպիտակ լույսի ներքո դիտվելիս ստացվում է ծիածանագույն շերտագիծ։ Այս ազդեցությունը վերացնելու համար ցրման փոխհատուցիչը 5 տեղադրվում է աստղադիտակի ոսպնյակի դիմաց: Կոմպենսատորի հիմնական մասը պրիզմա է, որը սոսնձված է երեք պրիզմայից և կարող է պտտվել աստղադիտակի առանցքի համեմատ։

Պրիզմայի բեկման անկյունները և դրանց նյութը ընտրված են այնպես, որ դրանց միջով առանց բեկման անցնի ld = 5893 Å ալիքի երկարությամբ դեղին լույս։ Եթե ​​գունավոր ճառագայթների ուղու վրա տեղադրվում է փոխհատուցող պրիզմա, որպեսզի դրա ցրվածությունը մեծությամբ հավասար լինի, բայց չափիչ պրիզմայի և հեղուկի ցրվածությանը հակառակ նշանով, ապա ընդհանուր դիսպերսիան հավասար կլինի զրոյի: Այս դեպքում լույսի ճառագայթները կհավաքվեն սպիտակ փնջի մեջ, որի ուղղությունը համընկնում է սահմանափակող դեղին ճառագայթի ուղղության հետ։

Այսպիսով, երբ փոխհատուցող պրիզման պտտվում է, գունային երանգի գույնը վերանում է։ Պրիզմայի 5-ի հետ միասին դիսպերսիոն վերջույթը 12 պտտվում է ֆիքսված ցուցիչի նկատմամբ (տես նկ. 4.10): Վերջույթի պտտման Z անկյունը հնարավորություն է տալիս դատել հետազոտվող հեղուկի միջին դիսպերսիայի արժեքը։

Հավաքածուների սանդղակը պետք է աստիճանավոր լինի: Ժամանակացույցը կցվում է տեղադրմանը:

Աշխատանքային կարգը

1. Բարձրացրեք պրիզմա 3-ը, փորձնական հեղուկից 2-3 կաթիլ տեղադրեք պրիզմա 4-ի մակերեսին և իջեցրեք պրիզմա 3-ը (տես նկ. 4.10):

3. Օգտագործելով աչքի նպատակադրումը, հասեք սանդղակի և տեսադաշտերի միջև եղած միջերեսի հստակ պատկերին:

4. Պտտեցնելով փոխհատուցիչ 5-ի բռնակը 12, ոչնչացրեք տեսադաշտերի միջև միջերեսի գունավոր երանգավորումը:

Տեղափոխելով ակնաչափը սանդղակի երկայնքով, նշագիծը (—-) հավասարեցրեք մութ և լուսավոր դաշտերի սահմանին և գրանցեք հեղուկի ինդեքսի արժեքը:

6. Ուսումնասիրեք առաջարկվող հեղուկների հավաքածուն և գնահատեք չափման սխալը:

7. Յուրաքանչյուր չափումից հետո պրիզմաների մակերեսը սրբել թորած ջրով թաթախված ֆիլտրով:

Վերահսկիչ հարցեր

Տարբերակ 1

Սահմանեք միջավայրի բացարձակ և հարաբերական բեկման ինդեքսները:

2. Գծե՛ք ճառագայթների ուղին երկու միջավայրի միջերեսով (n2> n1 և n2):< n1).

3. Ստացեք հարաբերություն, որը կապում է n բեկման ինդեքսը d հաստության և թիթեղի ակնհայտ հաստության d¢-ի հետ:

4. Առաջադրանք.Որոշ նյութի ընդհանուր ներքին անդրադարձման սահմանափակող անկյունը 30° է։

Գտեք այս նյութի բեկման ինդեքսը:

Պատասխան՝ n=2:

Տարբերակ 2

1. Ո՞րն է ընդհանուր ներքին արտացոլման երեւույթը:

2. Նկարագրեք RL-2 ռեֆրակտոմետրի դիզայնը և աշխատանքի սկզբունքը:

3. Բացատրե՛ք փոխհատուցիչի դերը ռեֆրակտոմետրում:

4. Առաջադրանք. Լույսի լամպը կլոր լաստանավի կենտրոնից իջեցվում է 10 մ խորության վրա: Գտեք լաստանավի նվազագույն շառավիղը, մինչդեռ լամպից ոչ մի ճառագայթ չպետք է հասնի մակերեսին:

Պատասխան՝ R = 11,3 մ.

RERFACTIVE INDEX, կամ ՌԵՖՐԱԿՏԻՈՆ, թափանցիկ միջավայրի բեկման ուժը բնութագրող վերացական թիվ է։ բեկման ինդեքսը նշվում է լատինական π տառով և սահմանվում է որպես անկման անկյան սինուսի հարաբերակցությունը դատարկությունից տվյալ թափանցիկ միջավայր մտնող ճառագայթի բեկման անկյան սինուսին.

n = sin α/sin β = const կամ որպես դատարկության մեջ լույսի արագության հարաբերակցություն տվյալ թափանցիկ միջավայրում լույսի արագությանը. n = c/νλ դատարկությունից մինչև տվյալ թափանցիկ միջավայր:

բեկման ինդեքսը համարվում է միջավայրի օպտիկական խտության չափանիշ

Այս կերպ որոշված ​​բեկման ինդեքսը կոչվում է բացարձակ բեկման ինդեքս՝ ի տարբերություն հարաբերական բեկման։

ե. ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է դանդաղում լույսի տարածման արագությունը, երբ անցնում է նրա բեկման ինդեքսը, որը որոշվում է անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությամբ, երբ ճառագայթն անցնում է մեկ միջավայրից։ խտությունը մեկ այլ խտության միջավայրի նկատմամբ: Հարաբերական բեկման ինդեքսը հավասար է բեկման բացարձակ ցուցիչների հարաբերակցությանը՝ n = n2/n1, որտեղ n1 և n2 առաջին և երկրորդ միջավայրերի բացարձակ բեկման ինդեքսներն են։

Բոլոր մարմինների՝ պինդ, հեղուկ և գազային, բեկման բացարձակ ինդեքսը մեկից մեծ է և տատանվում է 1-ից 2-ի սահմաններում՝ միայն հազվադեպ դեպքերում գերազանցելով 2-ի արժեքը։

բեկման ինդեքսը կախված է ինչպես միջավայրի հատկություններից, այնպես էլ լույսի ալիքի երկարությունից և մեծանում է ալիքի երկարության նվազման հետ։

Հետևաբար, p տառին հատկացվում է ինդեքս, որը ցույց է տալիս, թե որ ալիքի երկարությանը է վերաբերում ցուցանիշը:

RERFACTIVE INDEX

Օրինակ՝ TF-1 ապակու համար սպեկտրի կարմիր մասում բեկման ինդեքսը nC=1,64210 է, իսկ մանուշակագույն մասում՝ nG’=1,67298։

Որոշ թափանցիկ մարմինների բեկման ինդեքսներ

Օդ - 1.000292

Ջուր - 1.334

Եթեր - 1358

Էթիլային սպիրտ՝ 1,363

Գլիցերին - 1, 473

Օրգանական ապակի (պլեքսիգլաս) - 1, 49

Բենզոլ - 1,503

(Պսակի ապակի - 1,5163

Եղևնի (կանադական), բալզամ 1.54

Ծանր պսակի ապակի - 1, 61 26

Կայծքար ապակի - 1,6164

Ածխածնի դիսուլֆիդ - 1,629

Ապակի ծանր կայծքար - 1, 64 75

Մոնոբրոմոնաֆտալին - 1,66

Ապակին ամենածանր կայծքարն է՝ 1,92

Ադամանդ - 2,42

Սպեկտրի տարբեր մասերի բեկման ինդեքսի տարբերությունը քրոմատիզմի պատճառն է, այսինքն.

տարրալուծում սպիտակ լույս, երբ այն անցնում է բեկող մասերով՝ ոսպնյակներ, պրիզմաներ և այլն։

Լաբորատորիա թիվ 41

Հեղուկների բեկման ցուցիչի որոշում ռեֆրակտոմետրի միջոցով

Աշխատանքի նպատակը. Հեղուկների բեկման ցուցիչի որոշում ռեֆրակտոմետրի միջոցով ընդհանուր ներքին արտացոլման մեթոդով IRF-454B; լուծույթի բեկման ինդեքսի կախվածության ուսումնասիրությունը դրա կոնցենտրացիայից:

Տեղադրման նկարագրություն

Երբ ոչ մոնոխրոմատիկ լույսը բեկվում է, այն տարրալուծվում է բաղադրիչ գույների՝ վերածելով սպեկտրի:

Այս երեւույթը պայմանավորված է նյութի բեկման ցուցիչի կախվածությամբ լույսի հաճախականությունից (ալիքի երկարությունից) և կոչվում է լույսի ցրում։

Ընդունված է միջավայրի բեկման ուժը բնութագրել ալիքի երկարության բեկման ինդեքսով λ \u003d 589,3 նմ (նատրիումի գոլորշիների սպեկտրում երկու փակ դեղին գծերի ալիքի երկարությունների միջինը):

60. Ատոմաբսորբցիոն անալիզի ժամանակ լուծույթում նյութերի կոնցենտրացիայի որոշման ի՞նչ մեթոդներ են կիրառվում:

Այս բեկման ինդեքսը նշվում է nԴ.

Տարբերության չափումը միջին շեղումն է, որը սահմանվում է որպես տարբերություն ( nՖ-nԳ), որտեղ nՖալիքի երկարությամբ նյութի բեկման ինդեքսն է λ = 486,1 նմ (կապույտ գիծ ջրածնի սպեկտրում), nԳնյութի բեկման ինդեքսն է λ - 656,3 նմ (կարմիր գիծ ջրածնի սպեկտրում):

Նյութի բեկումը բնութագրվում է հարաբերական ցրման արժեքով. Տեղեկատվական գրքերում սովորաբար տրվում է հարաբերական դիսպերսիայի փոխադարձությունը, այսինքն.

ե., որտեղ է ցրման գործակիցը կամ Աբբեի թիվը:

Հեղուկների բեկման ինդեքսը որոշող սարքը բաղկացած է ռեֆրակտոմետրից. IRF-454Bցուցիչի չափման սահմաններով; բեկում nԴ 1,2-ից 1,7 միջակայքում; փորձարկման հեղուկ, անձեռոցիկներ՝ պրիզմաների մակերեսները սրբելու համար։

Refractometer IRF-454Bփորձարկման գործիք է, որը նախատեսված է հեղուկների բեկման ինդեքսն ուղղակիորեն չափելու, ինչպես նաև լաբորատորիայում հեղուկների միջին ցրվածությունը որոշելու համար։

Սարքի շահագործման սկզբունքը IRF-454Bհիմնված լույսի ընդհանուր ներքին արտացոլման ֆենոմենի վրա։

Սարքի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 1.

Հետազոտված հեղուկը տեղադրվում է 1-ին և 2-րդ պրիզմայի երկու երեսների միջև: Պրիզմա 2-ը լավ փայլեցված դեմքով: ԱԲչափում է, իսկ պրիզմա 1-ն ունի փայլատ դեմք Ա1 IN1 - լուսավորություն. Լույսի աղբյուրի ճառագայթները ընկնում են եզրին Ա1 ՀԵՏ1 , բեկում, ընկնում փայլատ մակերեսի վրա Ա1 IN1 և ցրված այս մակերեսով:

Այնուհետեւ նրանք անցնում են հետազոտված հեղուկի շերտով եւ ընկնում մակերեսին։ ԱԲպրիզմա 2.

Ըստ բեկման օրենքի՝ որտեղ և են ճառագայթների բեկման անկյունները հեղուկում և պրիզմայում, համապատասխանաբար:

Անկման անկյան մեծացմամբ, բեկման անկյունը նույնպես մեծանում է և հասնում է իր առավելագույն արժեքին, երբ , այսինքն.

ե. երբ հեղուկի մեջ գտնվող ճառագայթը սահում է մակերեսի վրայով ԱԲ. Հետևաբար, . Այսպիսով, պրիզմայից 2-ից դուրս եկող ճառագայթները սահմանափակվում են որոշակի անկյան տակ։

Հեղուկից պրիզմա 2 եկող ճառագայթները մեծ անկյուններով ենթարկվում են ընդհանուր ներքին արտացոլման միջերեսում ԱԲև չեն անցնում պրիզմայով:

Քննարկվող սարքի վրա հետազոտվում են հեղուկներ, որոնց բեկման ինդեքսը փոքր է պրիզմայի բեկման ինդեքսից, հետևաբար, հեղուկի և ապակու միջերեսում բեկված բոլոր ուղղությունների ճառագայթները կմտնեն պրիզմա:

Ակնհայտ է, որ պրիզմայի այն հատվածը, որը համապատասխանում է չփոխանցվող ճառագայթներին։ 4 աստղադիտակում, որը գտնվում է պրիզմայից դուրս եկող ճառագայթների ճանապարհին, կարելի է դիտարկել տեսադաշտի բաժանումը բաց և մութ մասերի։

Պրիզմաների համակարգը պտտելով 1-2՝ լուսային և մութ դաշտերի սահմանը զուգակցվում է աստղադիտակի ակնաբույժի թելերի խաչմերուկի հետ։ 1-2 պրիզմաների համակարգը կապված է սանդղակի հետ, որը տրամաչափված է բեկման ինդեքսի արժեքներով։

Սանդղակը գտնվում է խողովակի տեսադաշտի ստորին հատվածում և, երբ տեսադաշտի հատվածը համակցվում է թելերի խաչմերուկի հետ, տալիս է հեղուկի բեկման ցուցիչի համապատասխան արժեքը։

Ցրվածության պատճառով սպիտակ լույսի ներքո տեսադաշտի միջերեսը գունավոր կլինի: Գունավորումը վերացնելու, ինչպես նաև փորձարկման նյութի միջին ցրվածությունը որոշելու համար օգտագործվում է փոխհատուցիչ 3, որը բաղկացած է սոսնձված ուղիղ տեսողության պրիզմաների երկու համակարգերից (Amici prisms):

Պրիզմաները կարող են միաժամանակ պտտվել տարբեր ուղղություններով՝ օգտագործելով ճշգրիտ պտտվող մեխանիկական սարք՝ դրանով իսկ փոխելով փոխհատուցողի ներքին ցրվածությունը և վերացնելով տեսադաշտի սահմանի գունավորումը, որը դիտվում է միջով: օպտիկական համակարգ 4. Կշեռք ունեցող թմբուկը միացված է կոմպենսատորին, ըստ որի որոշվում է դիսպերսիայի պարամետրը, որը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել նյութի միջին դիսպերսիան։

Աշխատանքային կարգը

Սարքը կարգավորեք այնպես, որ աղբյուրից (շիկացած լամպ) լույսը մտնի լուսավորող պրիզմա և հավասարաչափ լուսավորի տեսադաշտը:

2. Բացեք չափիչ պրիզման:

Ապակե ձողով մի քանի կաթիլ ջուր քսեք դրա մակերեսին և զգուշորեն փակեք պրիզման։ Պրիզմաների միջև եղած բացը պետք է հավասարապես լցված լինի ջրի բարակ շերտով (հատուկ ուշադրություն դարձրեք դրան):

Սարքի կշեռքի պտուտակով վերացրեք տեսադաշտի գունավորումը և ստացեք սուր սահմանլույս և ստվեր. Հավասարեցրեք այն մեկ այլ պտուտակի օգնությամբ սարքի ակնաչափի հղման խաչի հետ: Որոշե՛ք ջրի բեկման ինդեքսը ակնաբույժի մասշտաբով մինչև հազարերորդական:

Ստացված արդյունքները համեմատե՛ք ջրի վերաբերյալ տեղեկատու տվյալների հետ: Եթե ​​չափված և աղյուսակավորված բեկման ցուցիչի տարբերությունը չի գերազանցում ± 0,001-ը, ապա չափումը ճիշտ է կատարվել:

Վարժություն 1

1. Պատրաստել լուծում սեղանի աղ (NaCl) լուծելիության սահմանին մոտ կոնցենտրացիայով (օրինակ՝ C = 200 գ/լ)։

Չափել ստացված լուծույթի բեկման ինդեքսը:

3. Լուծույթը նոսրացնելով ամբողջ թվով անգամ՝ ստացեք ցուցիչի կախվածությունը. բեկում լուծույթի կոնցենտրացիայից և լրացրեք աղյուսակը. 1.

Աղյուսակ 1

Զորավարժություններ.Ինչպե՞ս ստանալ միայն նոսրացման միջոցով լուծույթի կոնցենտրացիան, որը հավասար է առավելագույնի (սկզբնական) 3/4-ին:

Հողամասի կախվածության գրաֆիկը n=n(C). Փորձարարական տվյալների հետագա մշակումը պետք է իրականացվի ուսուցչի հրահանգով:

Փորձարարական տվյալների մշակում

ա) Գրաֆիկական մեթոդ

Գրաֆիկից որոշեք թեքությունը IN, որը փորձի պայմաններում կբնութագրի լուծվող նյութը և լուծիչը։

2. Որոշե՛ք լուծույթի կոնցենտրացիան գրաֆիկի միջոցով NaClտրված է լաբորանտի կողմից:

բ) վերլուծական մեթոդ

Հաշվեք նվազագույն քառակուսիներով Ա, INԵվ ՍԲ.

Ըստ գտնված արժեքների ԱԵվ INորոշել լուծույթի կոնցենտրացիայի միջին արժեքը NaClտրված է լաբորանտի կողմից

Վերահսկիչ հարցեր

լույսի ցրում. Ո՞րն է տարբերությունը նորմալ և աննորմալ դիսպերսիայի միջև:

2. Ո՞րն է ընդհանուր ներքին արտացոլման երեւույթը:

3. Ինչու՞ անհնար է չափել հեղուկի բեկման ինդեքսը, որն ավելի մեծ է պրիզմայի բեկման ինդեքսից՝ օգտագործելով այս կարգավորումը:

4. Ինչու՞ պրիզմայի դեմք Ա1 IN1 դարձնել փայլատ

Դեգրադացիա, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Հոգեկան դեգրադացիայի աստիճանը գնահատելու միջոց։ ֆունկցիաները, որոնք չափվում են Wexler-Bellevue թեստի միջոցով: Ցուցանիշը հիմնված է այն դիտարկման վրա, որ թեստի միջոցով չափվող որոշ կարողությունների զարգացման մակարդակը նվազում է տարիքի հետ, իսկ մյուսները՝ ոչ։

Ցուցանիշ

Հոգեբանական հանրագիտարան

- ինդեքս, անունների, կոչումների գրանցամատյան և այլն։ Հոգեբանության մեջ՝ թվային ցուցիչ քանակականացում, երևույթների բնութագրում։

Ինչի՞ց է կախված նյութի բեկման ինդեքսը:

Ցուցանիշ

Հոգեբանական հանրագիտարան

1. Ամենաընդհանուր իմաստը. ցանկացած բան, որն օգտագործվում է նշելու, նույնականացնելու կամ ուղղորդելու համար. նշում, մակագրություններ, նշաններ կամ խորհրդանիշներ. 2. Բանաձև կամ թիվ, որը հաճախ արտահայտվում է որպես գործոն, որը ցույց է տալիս որոշակի հարաբերություն արժեքների կամ չափումների միջև կամ…

Հասարակականություն, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Բնութագիր, որն արտահայտում է մարդու մարդամոտությունը։ Օրինակ, սոցիոգրամը, ի թիվս այլ չափումների, տալիս է խմբի տարբեր անդամների մարդամոտության գնահատում:

Ընտրություն, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Որոշակի թեստի կամ թեստային նյութի ուժը գնահատելու բանաձև՝ անհատներին միմյանցից տարբերելու հարցում:

Հուսալիություն, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Վիճակագրություն, որն ապահովում է հարաբերակցության գնահատականը փաստացի արժեքներթեստից ստացված և տեսականորեն ճիշտ արժեքներ։

Այս ցուցանիշը տրվում է որպես r-ի արժեք, որտեղ r-ը հաշվարկված անվտանգության գործակիցն է:

Կանխատեսման արդյունավետություն, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Մի փոփոխականի մասին գիտելիքի չափը կարող է օգտագործվել մեկ այլ փոփոխականի վերաբերյալ կանխատեսումներ անելու համար՝ հաշվի առնելով, որ այդ փոփոխականների հարաբերակցությունը հայտնի է: Սովորաբար խորհրդանշական ձևով սա արտահայտվում է որպես E, ինդեքսը ներկայացված է որպես 1 - ((...

Բառեր, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Ընդհանուր տերմին գրավոր և (կամ) բանավոր լեզվում բառերի առաջացման համակարգված հաճախականության համար:

Հաճախ նման ցուցանիշները սահմանափակվում են որոշակի լեզվական ոլորտներով, օրինակ՝ առաջին դասարանի դասագրքերով, ծնող-երեխա փոխազդեցությամբ: Սակայն գնահատականները հայտնի են...

Մարմնի կառուցվածքներ, ինդեքս

Հոգեբանական հանրագիտարան

Էյզենկի կողմից առաջարկված մարմնի չափումը հիմնված է բարձրության և կրծքավանդակի շրջագծի հարաբերակցության վրա:

Նրանք, ում միավորները գտնվում էին «նորմալ» միջակայքում, կոչվում էին մեսոմորֆներ, ներսում ստանդարտ շեղումկամ միջինից բարձր՝ լեպտոմորֆներ և ստանդարտ շեղման սահմաններում կամ ...

ԴԱՍԱԽՈՍԵԼՈՒ №24

«ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅԱՆ ԳՈՐԾԻՔԱՅԻՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ».

REFRACTOMETRY.

Գրականություն:

1. Վ.Դ. Պոնոմարև» Անալիտիկ քիմիա» 1983 246-251

2. Ա.Ա. Իշչենկո «Անալիտիկ քիմիա» 2004 էջ 181-184

REFRACTOMETRY.

Ռեֆրակտոմետրիան ամենապարզներից մեկն է ֆիզիկական մեթոդներանալիզ նվազագույն քանակությամբ անալիտով և իրականացվում է շատ կարճ ժամանակում։

Ռեֆրակտոմետրիա- մեթոդ, որը հիմնված է բեկման կամ բեկման երևույթի վրա, այսինքն.

լույսի տարածման ուղղության փոփոխություն մեկ միջավայրից մյուսն անցնելիս։

Բեկումը, ինչպես նաև լույսի կլանումը միջավայրի հետ դրա փոխազդեցության հետևանք է։

Ռեֆրակտոմետրիա բառը նշանակում է չափում լույսի բեկում, որը գնահատվում է բեկման ինդեքսի արժեքով։

Refractive ինդեքսի արժեքը nկախված է

1) նյութերի և համակարգերի բաղադրության մասին.

2) -ից ինչ կոնցենտրացիայի դեպքում իսկ թե ինչ մոլեկուլների է հանդիպում լույսի ճառագայթն իր ճանապարհին, քանի որ

Լույսի ազդեցության տակ տարբեր նյութերի մոլեկուլները բևեռացվում են տարբեր ձևերով։ Հենց այս կախվածության վրա է հիմնված ռեֆրակտոմետրիկ մեթոդը:

Այս մեթոդն ունի մի շարք առավելություններ, որոնց արդյունքում այն ​​լայն կիրառություն է գտել ինչպես քիմիական հետազոտությունների, այնպես էլ տեխնոլոգիական գործընթացների վերահսկման մեջ։

1) Չափման ռեֆրակցիոն ցուցանիշները բարձր են պարզ գործընթաց, որն իրականացվում է ճշգրիտ և նվազագույն ժամանակով և նյութի քանակով։

2) Սովորաբար ռեֆրակտոմետրերը ապահովում են մինչև 10% ճշգրտություն լույսի բեկման ինդեքսը և անալիտի պարունակությունը որոշելիս.

Ռեֆրակտոմետրիայի մեթոդը օգտագործվում է իսկությունը և մաքրությունը վերահսկելու, նույնականացնելու համար առանձին նյութեր, որոշել օրգանական և անօրգանական միացությունների կառուցվածքը լուծույթների ուսումնասիրության ժամանակ։

Ռեֆրակտոմետրիան օգտագործվում է երկու բաղադրիչ լուծույթների բաղադրությունը որոշելու և եռյակ համակարգերի համար:

Մեթոդի ֆիզիկական հիմքը

ՌԵՖՐԱԿՏԻՈՆ ՑՈՒՑԻՉ.

Լույսի ճառագայթի շեղումն իր սկզբնական ուղղությունից, երբ այն անցնում է մի միջավայրից մյուսը, այնքան մեծ է, այնքան մեծ է լույսի տարածման արագությունների տարբերությունը երկուսում։

այս միջավայրերը:

Դիտարկենք լույսի ճառագայթի բեկումը ցանկացած երկու I և II թափանցիկ միջավայրերի սահմանին (տե՛ս նկ.

Բրինձ.): Եկեք համաձայնենք, որ միջին II-ն ունի ավելի մեծ բեկման ուժ և, հետևաբար, n1Եվ n2- ցույց է տալիս համապատասխան կրիչի բեկումը: Եթե ​​I միջավայրը ոչ վակուում է, ոչ էլ օդ, ապա լույսի ճառագայթի անկման անկյան մեղքի և բեկման անկյան մեղքի հարաբերակցությունը կտա հարաբերական բեկման ինդեքսը n rel: արժեքը n rel.

Որքա՞ն է ապակու բեկման ինդեքսը: Իսկ ե՞րբ է անհրաժեշտ իմանալ։

կարող է սահմանվել նաև որպես դիտարկվող մեդիայի բեկման ինդեքսների հարաբերակցություն:

nrel. = —— = —

Refractive ինդեքսի արժեքը կախված է

1) նյութերի բնույթը

Նյութի բնույթն այս դեպքում որոշվում է լույսի ազդեցության տակ նրա մոլեկուլների դեֆորմացիայի աստիճանով՝ բևեռացման աստիճանով:

Որքան ավելի ինտենսիվ է բևեռացումը, այնքան ավելի ուժեղ է լույսի բեկումը:

2)պատահական լույսի ալիքի երկարությունը

բեկման ինդեքսի չափումն իրականացվում է 589,3 նմ լույսի ալիքի երկարությամբ (նատրիումի սպեկտրի D գիծ)։

Լույսի ալիքի երկարությունից բեկման ցուցիչի կախվածությունը կոչվում է դիսպերսիա։

Որքան կարճ է ալիքի երկարությունը, այնքան մեծ է բեկումը. Հետեւաբար, տարբեր ալիքի երկարությունների ճառագայթները տարբեր կերպ են բեկվում:

3)ջերմաստիճանը որտեղ կատարվում է չափումը. բեկման ինդեքսը որոշելու նախապայման է համապատասխանությունը ջերմաստիճանի ռեժիմին: Սովորաբար, որոշումը կատարվում է 20±0.30C ջերմաստիճանում:

Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց բեկման ինդեքսը նվազում է, իսկ ջերմաստիճանի նվազման հետ այն մեծանում է։.

Ջերմաստիճանի ուղղումը հաշվարկվում է հետևյալ բանաձևով.

nt=n20+ (20-t) 0,0002, որտեղ

nt-Ցտեսություն բեկման ինդեքսը տվյալ ջերմաստիճանում,

n20 - բեկման ինդեքսը 200С-ում

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը գազերի և հեղուկների բեկման ինդեքսների արժեքների վրա կապված է դրանց ծավալային ընդլայնման գործակիցների արժեքների հետ:

Բոլոր գազերի և հեղուկների ծավալը տաքացնելիս մեծանում է, խտությունը նվազում է և, հետևաբար, ցուցանիշը նվազում է.

200C ջերմաստիճանում չափված բեկման ինդեքսը և 589,3 նմ լույսի ալիքի երկարությունը նշվում է ինդեքսով nD20

Միատարր երկբաղադրիչ համակարգի բեկման ցուցիչի կախվածությունը նրա վիճակից հաստատվում է փորձարարական եղանակով՝ որոշելով բեկման ինդեքսը մի շարք ստանդարտ համակարգերի համար (օրինակ՝ լուծումներ), որոնցում հայտնի է բաղադրիչների պարունակությունը։

4) նյութի կոնցենտրացիան լուծույթում.

Շատերի համար ջրային լուծույթներնյութերը, բեկման ինդեքսները տարբեր կոնցենտրացիաներում և ջերմաստիճաններում հուսալիորեն չափվում են, և այդ դեպքերում կարող եք օգտագործել հղումը ռեֆրակտոմետրիկ աղյուսակներ.

Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ երբ լուծված նյութի պարունակությունը չի գերազանցում 10-20%-ը, գրաֆիկական մեթոդի հետ մեկտեղ, շատ դեպքերում հնարավոր է օգտագործել. գծային հավասարումտիպ:

n=no+FC,

n-լուծույթի բեկման ինդեքսը,

ոչմաքուր լուծիչի բեկման ինդեքսն է,

Գ- լուծված նյութի կոնցենտրացիան,%

Ֆ-էմպիրիկ գործակից, որի արժեքը հայտնաբերված է

հայտնի կոնցենտրացիայի լուծույթների բեկման ինդեքսների որոշմամբ։

REFRACTOMERS.

Ռեֆրակտոմետրերը սարքեր են, որոնք օգտագործվում են բեկման ինդեքսը չափելու համար:

Գոյություն ունեն այս գործիքների 2 տեսակ՝ Abbe տիպի ռեֆրակտոմետր և Pulfrich տիպ։ Ե՛վ դրանցում, և՛ մյուսներում չափումները հիմնված են բեկման սահմանափակող անկյան մեծության որոշման վրա։ Գործնականում օգտագործվում են տարբեր համակարգերի ռեֆրակտոմետրեր՝ լաբորատոր-RL, ունիվերսալ RLU և այլն։

Թորած ջրի բեկման ինդեքսը n0 = 1,33299, գործնականում այս ցուցանիշը վերցվում է որպես n0: =1,333.

Ռեֆրակտոմետրերի աշխատանքի սկզբունքը հիմնված է բեկման ցուցիչի որոշման վրա սահմանափակող անկյան մեթոդով (լույսի ընդհանուր արտացոլման անկյուն):

Ձեռքի ռեֆրակտոմետր

Refractometer Abbe

ՌԵՖՐԱԿՏԻՈՆ ՑՈՒՑԻՉ(բեկման ինդեքս) - օպտիկական: հետ կապված շրջակա միջավայրի բնութագիրը լույսի բեկումերկու թափանցիկ օպտիկական միատարր և իզոտրոպ միջավայրերի միջերեսում՝ մեկ միջավայրից մյուսին անցնելու ժամանակ և միջավայրում լույսի տարածման փուլային արագությունների տարբերության պատճառով։ P. p.-ի արժեքը, որը հավասար է այս արագությունների հարաբերակցությանը: ազգական

Այս միջավայրերի P. p. Եթե ​​լույսն ընկնում է երկրորդ կամ առաջին միջավայրի վրա (որտեղից լույսի տարածման արագությունը Հետ), ապա քանակներն են այս միջավայրերի բացարձակ Պ. Այս դեպքում բեկման օրենքը կարող է գրվել այն ձևով, որտեղ և կան անկման և բեկման անկյունները:

Բացարձակ P. p.-ի մեծությունը կախված է նյութի բնույթից և կառուցվածքից, նրա ագրեգացման վիճակից, ջերմաստիճանից, ճնշումից և այլն: Բարձր ինտենսիվության դեպքում p. p.-ը կախված է լույսի ինտենսիվությունից (տես. ոչ գծային օպտիկա). Մի շարք նյութերում արտաքինի ազդեցությամբ փոփոխվում է P. p. էլեկտրական դաշտեր ( Քերի էֆեկտ- հեղուկների և գազերի մեջ; էլեկտրաօպտիկական Pockels էֆեկտ- բյուրեղներում):

Տվյալ միջավայրի համար կլանման գոտին կախված է լույսի ալիքի երկարությունից l, իսկ կլանման գոտիների շրջանում այս կախվածությունը անոմալի է (տես Նկ. Լույսի ցրում) տարածաշրջանում, PP-ը մոտ է 1-ի գրեթե բոլոր լրատվամիջոցների համար, տեսանելի շրջանում հեղուկների և պինդ նյութեր- մոտ 1,5; IR տարածաշրջանում մի շարք թափանցիկ լրատվամիջոցների համար 4.0 (Ge-ի համար):

Լիտ.: Landsberg G. S., Optics, 5th ed., M., 1976; Սիվուխին Դ.Վ., Ընդհանուր դասընթաց, 2-րդ հրատ., [հատ. 4] - Օպտիկա, Մ., 1985. Վ. Ի.Մալիշև,

Օպտիկան ֆիզիկայի հնագույն ճյուղերից է։ Հին Հունաստանից ի վեր շատ փիլիսոփաներ հետաքրքրված են եղել լույսի շարժման և տարածման օրենքներով տարբեր թափանցիկ նյութերում, ինչպիսիք են ջուրը, ապակին, ադամանդը և օդը: Այս հոդվածում դիտարկվում է լույսի բեկման ֆենոմենը, ուշադրությունը կենտրոնացված է օդի բեկման ինդեքսին։

Լույսի ճառագայթի բեկման էֆեկտ

Յուրաքանչյուր ոք իր կյանքում հարյուրավոր անգամներ նման էֆեկտի է հանդիպել, երբ նա նայել է ջրամբարի հատակին կամ ջրի բաժակին, որի մեջ դրված է ինչ-որ առարկա: Միևնույն ժամանակ, ջրամբարն այնքան խորը չէր թվում, որքան իրականում կար, և մեկ բաժակ ջրի մեջ գտնվող առարկաները դեֆորմացված կամ կոտրված տեսք ունեին:

Ռեֆրակցիայի երևույթը բաղկացած է նրա ուղղագիծ հետագծի ճեղքվածքից, երբ այն անցնում է երկու թափանցիկ նյութերի միջերեսը: Ամփոփելով մեծ թվով փորձարարական տվյալներ՝ 17-րդ դարի սկզբին հոլանդացի Վիլեբրորդ Սնելը ստացավ. մաթեմատիկական արտահայտություն, որը ճշգրիտ նկարագրել է այս երեւույթը։ Այս արտահայտությունը գրված է հետևյալ ձևով.

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

Այստեղ n 1 , n 2-ը լույսի բեկման բացարձակ ինդեքսներն են համապատասխան նյութում, θ 1 և θ 2 անկյուններն են անկման և բեկված ճառագայթների միջև և ինտերֆեյսի հարթությանը ուղղահայացը, որը գծված է ճառագայթի հատման կետով։ և այս ինքնաթիռը:

Այս բանաձևը կոչվում է Սնելի կամ Սնել-Դեկարտի օրենք (ֆրանսիացին է գրել այն ներկայացված ձևով, հոլանդացին օգտագործել է ոչ թե սինուսներ, այլ երկարության միավորներ)։

Բացի այս բանաձեւից, բեկման երեւույթը նկարագրվում է մեկ այլ օրենքով, որն իր բնույթով երկրաչափական է։ Դա կայանում է նրանում, որ նշված հարթությանը ուղղահայացը և երկու ճառագայթները (բեկված և ընկնող) գտնվում են նույն հարթության վրա:

Բացարձակ բեկման ինդեքս

Այս արժեքը ներառված է Snell բանաձեւում, և դրա արժեքը կարևոր դեր է խաղում: Մաթեմատիկորեն n բեկման ինդեքսը համապատասխանում է բանաձևին.

c խորհրդանիշը էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունն է վակուումում։ Այն մոտավորապես 3*10 8 մ/վ է։ v արժեքը լույսի արագությունն է միջավայրում։ Այսպիսով, բեկման ինդեքսը արտացոլում է միջավայրում լույսի դանդաղեցման քանակությունը՝ անօդ տարածության նկատմամբ:

Վերոնշյալ բանաձևից բխում են երկու կարևոր եզրակացություն.

• n-ի արժեքը միշտ 1-ից մեծ է (վակուումի համար այն հավասար է մեկի);
• դա չափազերծ մեծություն է։

Օրինակ՝ օդի բեկման ինդեքսը 1,00029 է, իսկ ջրի համար՝ 1,33։

բեկման ինդեքսը որոշակի միջավայրի համար հաստատուն արժեք չէ: Դա կախված է ջերմաստիճանից: Ավելին, էլեկտրամագնիսական ալիքի յուրաքանչյուր հաճախականության համար այն ունի իր նշանակությունը։ Այսպիսով, վերը նշված թվերը համապատասխանում են 20 o C ջերմաստիճանին և տեսանելի սպեկտրի դեղին հատվածին (ալիքի երկարությունը՝ մոտ 580-590 նմ):

n-ի արժեքի կախվածությունը լույսի հաճախականությունից դրսևորվում է սպիտակ լույսի պրիզմայով մի շարք գույների տարրալուծմամբ, ինչպես նաև հորդառատ անձրևի ժամանակ երկնքում ծիածանի ձևավորմամբ։

Օդի մեջ լույսի բեկման ինդեքսը

Դրա արժեքը (1.00029) արդեն տրված է վերևում: Քանի որ օդի բեկման ինդեքսը զրոյից տարբերվում է միայն չորրորդ տասնորդականում, ապա գործնական խնդիրներ լուծելու համար այն կարելի է հավասար համարել մեկի։ Օդի համար n-ի փոքր տարբերությունը միասնությունից ցույց է տալիս, որ լույսը գործնականում չի դանդաղեցնում օդի մոլեկուլները, ինչը կապված է դրա համեմատաբար ցածր խտության հետ: Այսպիսով, օդի միջին խտությունը 1,225 կգ/մ 3 է, այսինքն՝ ավելի քան 800 անգամ ավելի թեթև է, քան քաղցրահամ ջուրը։

Օդը օպտիկականորեն բարակ միջավայր է: Նյութում լույսի արագության դանդաղեցման գործընթացը կրում է քվանտային բնույթ և կապված է նյութի ատոմների կողմից ֆոտոնների կլանման և արտանետման գործողությունների հետ:

Օդի բաղադրության փոփոխությունները (օրինակ՝ դրանում ջրի գոլորշու պարունակության բարձրացում) և ջերմաստիճանի փոփոխությունները հանգեցնում են բեկման ինդեքսի զգալի փոփոխությունների։ Վառ օրինակ է անապատում միրաժի ազդեցությունը, որն առաջանում է օդային շերտերի բեկման ինդեքսների տարբերության պատճառով։ տարբեր ջերմաստիճաններ.

ապակի-օդ ինտերֆեյս

Ապակին օդից շատ ավելի խիտ միջավայր է: Դրա բացարձակ բեկման ինդեքսը տատանվում է 1,5-ից մինչև 1,66՝ կախված ապակու տեսակից։ Եթե ​​վերցնենք միջին արժեքը 1,55, ապա ճառագայթի բեկումը օդ-ապակի միջերեսում կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը.

մեղք (θ 1) / մեղք (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1.55.

n 21-ի արժեքը կոչվում է օդ-ապակի հարաբերական բեկման ինդեքս: Եթե ​​ճառագայթը ապակուց դուրս է գալիս օդ, ապա պետք է օգտագործվի հետևյալ բանաձևը.

մեղք (θ 1) / մեղք (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1.55 \u003d 0.645:

Եթե ​​վերջին դեպքում բեկված ճառագայթի անկյունը հավասար է 90 o-ի, ապա համապատասխանը կոչվում է կրիտիկական։ Ապակի-օդ սահմանի համար այն հավասար է.

θ 1 \u003d աղեղ (0,645) \u003d 40,17 o.

Եթե ​​ճառագայթը ընկնում է ապակի-օդ սահմանի վրա 40,17 o ից ավելի մեծ անկյուններով, ապա այն ամբողջությամբ կանդրադառնա ապակու մեջ: Այս երեւույթը կոչվում է «տոտալ ներքին արտացոլում»։

Կրիտիկական անկյունը գոյություն ունի միայն այն ժամանակ, երբ ճառագայթը շարժվում է խիտ միջավայրից (ապակուց օդ, բայց ոչ հակառակը):

Միջավայրի բեկման ինդեքսը վակուումի նկատմամբ, այսինքն՝ լույսի ճառագայթների վակուումից միջավայրի անցման դեպքում կոչվում է բացարձակ և որոշվում է (27.10) բանաձևով՝ n=c/v։

Հաշվարկներում բացարձակ բեկման ինդեքսները վերցվում են աղյուսակներից, քանի որ դրանց արժեքը որոշվում է բավականին ճշգրիտ՝ օգտագործելով փորձերը: Քանի որ c-ն մեծ է v-ից, ուրեմն բացարձակ բեկման ինդեքսը միշտ ավելի մեծ է, քան միասնությունը:

Եթե ​​լույսի ճառագայթումը վակուումից անցնում է միջավայր, ապա բեկման երկրորդ օրենքի բանաձևը գրվում է հետևյալ կերպ.

sin i/sin β = n. (29.6)

Բանաձևը (29.6) հաճախ օգտագործվում է նաև պրակտիկայում, երբ ճառագայթները օդից անցնում են միջավայր, քանի որ օդում լույսի տարածման արագությունը շատ քիչ է տարբերվում c-ից: Դա երևում է նրանից, որ օդի բացարձակ բեկման ինդեքսը 1,0029 է։

Երբ ճառագայթը միջավայրից անցնում է վակուում (դեպի օդ), ապա բեկման երկրորդ օրենքի բանաձևը ստանում է ձևը.

sin i/sin β = 1/n. (29.7)

Այս դեպքում ճառագայթները, երբ հեռանում են միջավայրից, անպայման հեռանում են միջավայրի և վակուումի միջերեսին ուղղահայացից։

Եկեք պարզենք, թե ինչպես կարելի է բացարձակ բեկման ինդեքսից գտնել հարաբերական բեկման ինդեքսը n21: Թող լույսը անցնի n1 բացարձակ ինդեքս ունեցող միջավայրից դեպի n2 բացարձակ ինդեքս ունեցող միջավայր։ Ապա n1 = c/V1 ևn2 = s/v2, որտեղից.

n2/n1=v1/v2=n21: (29.8)

Նման դեպքի համար բեկման երկրորդ օրենքի բանաձևը հաճախ գրվում է հետևյալ կերպ.

sini/sinβ = n2/n1: (29.9)

Հիշենք, որ Մաքսվելի տեսության բացարձակ ցուցիչբեկումը կարելի է գտնել n = √(με) հարաբերությունից: Քանի որ լույսի ճառագայթման նկատմամբ թափանցիկ նյութերի համար μ-ը գործնականում հավասար է միասնության, կարող ենք ենթադրել, որ.

n = √ε. (29.10)

Քանի որ տատանումների հաճախականությունը ներս լույսի ճառագայթումունի 10 14 Հց կարգ, ոչ դիպոլները, ոչ իոնները դիէլեկտրիկի մեջ, որոնք համեմատաբար մեծ զանգված ունեն, ժամանակ չունեն փոխել իրենց դիրքերը նման հաճախականությամբ, և այս պայմաններում նյութի դիէլեկտրական հատկությունները որոշվում են միայն էլեկտրոնային եղանակով: նրա ատոմների բևեռացումը. Սա բացատրում է ε= արժեքի տարբերությունըn 2-ից (29.10) և ε st էլեկտրաստատիկայում:Այսպիսով, ջրի համար ε \u003d n 2 \u003d 1.77, և ε st \u003d 81; իոնային պինդ դիէլեկտրիկ NaCl ε=2,25, իսկ ε st =5,6։ Երբ նյութը բաղկացած է միատարր ատոմներից կամ ոչ բևեռ մոլեկուլներից, այսինքն՝ այն չունի ոչ իոններ, ոչ բնական դիպոլներ, ապա դրա բևեռացումը կարող է լինել միայն էլեկտրոնային: Նմանատիպ նյութերի համար ε (29.10) և ε st-ը համընկնում են: Նման նյութի օրինակ է ադամանդը, որը բաղկացած է միայն ածխածնի ատոմներից։

Նկատի ունեցեք, որ բացարձակ բեկման ցուցիչի արժեքը, բացի նյութի տեսակից, կախված է նաև տատանումների հաճախականությունից կամ ճառագայթման ալիքի երկարությունից. . Քանի որ ալիքի երկարությունը նվազում է, որպես կանոն, բեկման ինդեքսը մեծանում է։