Muhitning vakuumga nisbatan sindirish ko'rsatkichi, ya'ni yorug'lik nurlarining vakuumdan muhitga o'tish holati uchun mutlaq deyiladi va (27.10) formula bilan aniqlanadi: n=c/v.
Hisob-kitoblarda mutlaq sinishi ko'rsatkichlari jadvallardan olinadi, chunki ularning qiymati tajribalar yordamida juda aniq aniqlanadi. c v dan katta bo'lgani uchun mutlaq ko'rsatkich sinishi har doim birlikdan kattaroqdir.
Agar yorug'lik nurlanishi vakuumdan muhitga o'tsa, sinishning ikkinchi qonuni formulasi quyidagicha yoziladi:
sin i/sin b = n. (29,6)
(29.6) formula ham ko'pincha nurlar havodan muhitga o'tganda qo'llaniladi, chunki havoda yorug'likning tarqalish tezligi c dan juda oz farq qiladi. Buni havoning absolyut sindirish ko'rsatkichi 1,0029 ga teng ekanligidan ko'rish mumkin.
Nur muhitdan vakuumga (havoga) o'tganda, sinishning ikkinchi qonuni formulasi quyidagi shaklni oladi:
sin i/sin b = 1/n. (29,7)
Bunday holda, nurlar muhitni tark etganda, muhit va vakuum orasidagi interfeysga perpendikulyardan uzoqlashadi.
Qanday topish mumkinligini bilib oling nisbiy ko'rsatkich sindirish ko'rsatkichi n21 absolyut sinishi ko'rsatkichlari bo'yicha. Nur absolyut indeksi n1 bo'lgan muhitdan absolyut ko'rsatkichi n2 bo'lgan muhitga o'tadi. Keyin n1 = c/V1 van2 = s/v2, qaerdan:
n2/n1=v1/v2=n21. (29,8)
Bunday holat uchun sinishning ikkinchi qonuni formulasi ko'pincha quyidagicha yoziladi:
sini/sinb = n2/n1. (29,9)
Keling, buni eslaylik Maksvell nazariyasi absolyut ko'rsatkich sinishi munosabatdan topish mumkin: n = √(mĵ). Yorug'lik nurlanishiga shaffof bo'lgan moddalar uchun m amalda birlikka teng bo'lganligi sababli, biz quyidagilarni taxmin qilishimiz mumkin:
n = √e. (29.10)
tebranish chastotasi beri yorug'lik nurlanishi 10 14 Gts chastotaga ega, nisbatan katta massaga ega bo'lgan dielektrikdagi dipollar ham, ionlar ham bunday chastota bilan o'z o'rnini o'zgartirishga vaqtlari yo'q va bu sharoitda moddaning dielektrik xossalari faqat elektron uning atomlarining qutblanishi. Bu e= qiymati orasidagi farqni tushuntiradi(29.10) dan n 2 va elektrostatikada e st. Shunday qilib, suv uchun e \u003d n 2 \u003d 1,77 va e st \u003d 81; ionli qattiq dielektrik NaCl e=2,25, e st =5,6. Agar modda bir hil atomlardan yoki qutbsiz molekulalardan iborat bo'lsa, ya'ni uning na ionlari, na tabiiy dipollari bo'lsa, unda uning qutblanishi faqat elektron bo'lishi mumkin. Shu kabi moddalar uchun (29.10) dan e va e st mos keladi. Bunday moddaga faqat uglerod atomlaridan iborat olmos misol bo'la oladi.
E'tibor bering, mutlaq sinishi indeksining qiymati, moddaning turiga qo'shimcha ravishda, tebranish chastotasiga yoki radiatsiya to'lqin uzunligiga ham bog'liq. . To'lqin uzunligi kamayishi bilan, qoida tariqasida, sinishi ko'rsatkichi ortadi.
№24 MA'RUZAGA
"TAHLILNING INSTRUMENTAL USULLARI"
REFRAKTOMETRIYA.
Adabiyot:
1. V.D. Ponomarev " Analitik kimyo» 1983 246-251
2. A.A. Ishchenko "Analitik kimyo" 2004 yil 181-184-betlar
REFRAKTOMETRIYA.
Refraktometriya eng oddiylaridan biridir jismoniy usullar Analitning minimal miqdori bilan tahlil qilish va juda qisqa vaqt ichida amalga oshiriladi.
Refraktometriya- sinishi yoki sinishi hodisasiga asoslangan usul, ya'ni. bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda yorug'lik tarqalish yo'nalishining o'zgarishi.
Yorug'likning sinishi, shuningdek, yutilishi uning muhit bilan o'zaro ta'sirining natijasidir. Refraktometriya so'zining ma'nosi o'lcham yorug'likning sinishi, bu sinishi indeksining qiymati bilan baholanadi.
Sinishi indeksining qiymati n bog'liq
1) moddalar va tizimlarning tarkibi bo'yicha;
2) dan qanday konsentratsiyada va yorug'lik nuri o'z yo'lida qanday molekulalar bilan uchrashadi, chunki Yorug'lik ta'sirida turli moddalarning molekulalari turli yo'llar bilan qutblanadi. Refraktometriya usuli ana shu bog`liqlikka asoslanadi.
Ushbu usul bir qator afzalliklarga ega, buning natijasida u kimyoviy tadqiqotlarda ham, texnologik jarayonlarni boshqarishda ham keng qo'llanilishini topdi.
1) O'lchov sinishi ko'rsatkichlari yuqori oddiy jarayon, bu aniq va minimal vaqt va moddalar miqdori bilan amalga oshiriladi.
2) Odatda, refraktometrlar yorug'likning sindirish ko'rsatkichini va tahlil qilinadigan moddaning tarkibini aniqlashda 10% gacha aniqlikni ta'minlaydi.
Refraktometriya usuli haqiqiylik va tozalikni nazorat qilish, aniqlash uchun ishlatiladi individual moddalar, eritmalarni o`rganishda organik va noorganik birikmalarning tuzilishini aniqlash. Refraktometriya ikki komponentli eritmalar tarkibini aniqlash va uchlamchi tizimlar uchun ishlatiladi.
Jismoniy asoslar usuli
SINDIRISH INDIKATORI.
Yorug'lik nuri bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda uning asl yo'nalishidan og'ishi qanchalik katta bo'lsa, yorug'likning tarqalish tezligidagi farq shunchalik katta bo'ladi.
bu muhitlar.
I va II har qanday ikkita shaffof muhit chegarasida yorug'lik nurining sinishi ko'rib chiqaylik (rasmga qarang). Keling, II muhit kattaroq sindirish kuchiga ega ekanligiga rozi bo'laylik va shuning uchun n 1 Va n 2- mos keladigan muhitning sinishi ko'rsatilgan. Agar I muhit na vakuum, na havo bo'lsa, u holda yorug'lik nurining tushish burchagi sinning sinish burchagi siniga nisbati nisbiy sindirish ko'rsatkichi n rel qiymatini beradi. n rel qiymati. ko'rib chiqilayotgan muhitning sindirish ko'rsatkichlarining nisbati sifatida ham aniqlanishi mumkin.
n rel. = ----- = ---
Sinishi indeksining qiymati ga bog'liq
1) moddalarning tabiati
Bu holda moddaning tabiati uning molekulalarining yorug'lik ta'sirida deformatsiyalanish darajasi - qutblanish darajasi bilan belgilanadi. Polarizatsiya qanchalik kuchli bo'lsa, yorug'likning sinishi shunchalik kuchli bo'ladi.
2)tushayotgan yorug'lik to'lqin uzunligi
Sinishi indeksini o'lchash yorug'lik to'lqin uzunligi 589,3 nm (natriy spektrining D chizig'i) da amalga oshiriladi.
Sinishi indeksining yorug'lik to'lqin uzunligiga bog'liqligi dispersiya deb ataladi. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, sinishi shunchalik katta bo'ladi. Shuning uchun turli to'lqin uzunlikdagi nurlar turlicha sinadi.
3)harorat unda o'lchov olinadi. Sinishi indeksini aniqlashning zaruriy sharti harorat rejimiga rioya qilishdir. Odatda aniqlash 20±0,3 0 S da amalga oshiriladi.
Harorat ko'tarilsa, sindirish ko'rsatkichi pasayadi, harorat pasayganda esa ortadi..
Haroratni tuzatish quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:
n t \u003d n 20 + (20-t) 0,0002, bu erda
n t - Xayr ma'lum bir haroratda sinishi indeksi,
n 20 - 20 0 S da sinishi ko'rsatkichi
Haroratning gazlar va suyuqliklarning sinishi ko'rsatkichlari qiymatlariga ta'siri ularning hajmli kengayish koeffitsientlari qiymatlari bilan bog'liq. Barcha gazlar va suyuqliklarning hajmi qizdirilganda ortadi, zichlik pasayadi va natijada indikator kamayadi.
20 0 C da o'lchangan va yorug'lik to'lqin uzunligi 589,3 nm bo'lgan sinishi indeksi indeks bilan ko'rsatilgan. n D 20
Bir hil ikki komponentli tizimning sindirish ko'rsatkichining uning holatiga bog'liqligi, tarkibiy qismlarining tarkibi ma'lum bo'lgan bir qator standart tizimlar (masalan, eritmalar) uchun sindirish ko'rsatkichini aniqlash orqali eksperimental tarzda aniqlanadi.
4) eritmadagi moddaning konsentratsiyasi.
Ko'pchilik uchun suvli eritmalar moddalar, turli konsentratsiyalar va haroratlarda sinishi ko'rsatkichlari ishonchli tarzda o'lchanadi va bu holatlarda siz ma'lumotnomadan foydalanishingiz mumkin. refraktometrik jadvallar. Amaliyot shuni ko'rsatadiki, erigan moddaning tarkibi 10-20% dan oshmasa, grafik usul bilan bir qatorda juda ko'p hollarda foydalanish mumkin. chiziqli tenglama turi:
n=n o +FC,
n- eritmaning sinishi ko'rsatkichi,
yo'q sof erituvchining sindirish ko'rsatkichi,
C- erigan moddaning konsentratsiyasi,%
F-qiymati topilgan empirik koeffitsient
ma'lum konsentratsiyali eritmalarning sindirish ko'rsatkichlarini aniqlash orqali.
REFRAKTOMETRLAR.
Refraktometrlar - sindirish ko'rsatkichini o'lchash uchun ishlatiladigan asboblar. Ushbu asboblarning 2 turi mavjud: Abbe tipidagi refraktometr va Pulfrich tipidagi. Ularda ham, boshqalarda ham o'lchovlar sinishining cheklovchi burchagining kattaligini aniqlashga asoslangan. Amalda turli tizimlarning refraktometrlari qo'llaniladi: laboratoriya-RL, universal RLU va boshqalar.
Distillangan suvning sinishi ko'rsatkichi n 0 \u003d 1,33299, amalda bu ko'rsatkich n 0 sifatida qabul qilinadi. =1,333.
Refraktometrlarda ishlash printsipi sinishi ko'rsatkichini cheklovchi burchak usuli (yorug'likning to'liq aks etish burchagi) bilan aniqlashga asoslangan.
Qo'l refraktometri
Refraktometr Abbe
Sinishi yoki sinishi - bu yorug'lik nurlari yoki boshqa to'lqinlar yo'nalishining o'zgarishi ular ikki muhitni ajratib turadigan chegarani kesib o'tganda sodir bo'ladigan hodisa bo'lib, ular shaffof (bu to'lqinlarni uzatuvchi) va xususiyatlari doimiy ravishda o'zgarib turadigan muhit ichida. .
Biz sinishi hodisasiga tez-tez duch kelamiz va uni oddiy hodisa sifatida qabul qilamiz: rangli suyuqlikli shaffof oynada joylashgan tayoqning havo va suv ajraladigan joyida «singanini» ko'rishimiz mumkin (1-rasm). Yomg'ir paytida yorug'lik singan va aks etganda, biz kamalakni ko'rganimizda quvonamiz (2-rasm).
Sinishi ko'rsatkichi unga bog'liq bo'lgan moddaning muhim xarakteristikasidir fizik va kimyoviy xossalari. Bu harorat qiymatlariga, shuningdek, aniqlash amalga oshiriladigan yorug'lik to'lqinlarining to'lqin uzunligiga bog'liq. Eritmadagi sifat nazorati ma'lumotlariga ko'ra, sinishi indeksiga unda erigan moddaning konsentratsiyasi, shuningdek, erituvchining tabiati ta'sir qiladi. Xususan, qon zardobining sindirish ko'rsatkichiga uning tarkibidagi oqsil miqdori ta'sir qiladi.Bu yorug'lik nurlarining turli xil zichlikdagi muhitlarda tarqalish tezligida ularning yo'nalishi ikki muhit o'rtasidagi chegarada o'zgarishi bilan bog'liq. . Agar yorug'likning vakuumdagi tezligini o'rganilayotgan moddadagi yorug'lik tezligiga bo'lsak, biz absolyut sindirish ko'rsatkichini (sinishi indeksini) olamiz. Amalda havodagi yorug'lik tezligining o'rganilayotgan moddadagi yorug'lik tezligiga nisbati bo'lgan nisbiy sindirish ko'rsatkichi (n) aniqlanadi.
Sinishi ko'rsatkichi maxsus qurilma - refraktometr yordamida aniqlanadi.
Refraktometriya eng oson usullardan biridir jismoniy tahlil va sifat nazorati laboratoriyalarida kimyoviy, oziq-ovqat, biologik faol oziq-ovqat qo'shimchalari, kosmetika va boshqa turdagi mahsulotlarni minimal vaqt va namunalar soni bilan ishlab chiqarishda qo'llanilishi mumkin.
Refraktometrning konstruksiyasi yorug‘lik nurlarining ikkita muhit chegarasidan o‘tganda to‘liq aks etishiga asoslanadi (ulardan biri shisha prizma, ikkinchisi tekshiriluvchi eritma) (3-rasm).
| Guruch. 3. Refraktometrning sxemasi |
Manbadan (1) yorug'lik nuri ko'zgu yuzasiga (2) tushadi, so'ngra aks ettirilgan holda yuqori yorituvchi prizmaga (3), so'ngra shishadan yasalgan pastki o'lchov prizmasiga (4) o'tadi. yuqori sinishi indeksi bilan. (3) va (4) prizmalar orasiga kapillyar yordamida namunadan 1-2 tomchi tomiziladi. Prizmaga mexanik shikast etkazmaslik uchun uning yuzasiga kapillyar bilan tegmaslik kerak.
Okuyar (9) interfeysni o'rnatish uchun kesishgan chiziqlar bilan maydonni ko'radi. Okuyarni harakatga keltirish orqali maydonlarning kesishish nuqtasi interfeysga to‘g‘ri kelishi kerak (4-rasm).Prizma tekisligi (4) interfeys rolini o‘ynaydi, uning yuzasida yorug‘lik nurlari sinadi. Nurlar tarqalib ketganligi sababli, yorug'lik va soyaning chegarasi loyqa, iridescent bo'lib chiqadi. Bu hodisa dispersiya kompensatori (5) tomonidan bartaraf qilinadi. Keyin nur linza (6) va prizma (7) orqali o'tkaziladi. Plastinada (8) ko'rish zarbalari (kesishgan ikkita to'g'ri chiziq), shuningdek, okulyarda (9) kuzatiladigan sinishi ko'rsatkichlari bo'lgan shkala mavjud. U sinishi indeksini hisoblash uchun ishlatiladi.
Maydon chegaralarini ajratish chizig'i namunaning sinishi ko'rsatkichiga bog'liq bo'lgan ichki to'liq aks ettirish burchagiga mos keladi.
Refraktometriya moddaning tozaligi va haqiqiyligini aniqlash uchun ishlatiladi. Bu usul, shuningdek, sifat nazorati vaqtida eritmalardagi moddalar konsentratsiyasini aniqlash uchun ham qo'llaniladi, bu kalibrlash grafigi (namunaning sindirish ko'rsatkichining uning konsentratsiyasiga bog'liqligini ko'rsatadigan grafik) bo'yicha hisoblanadi.
KorolevPharm-da sinishi indeksi tasdiqlanganga muvofiq aniqlanadi normativ hujjatlar xom ashyoni, o'zimiz ishlab chiqargan ekstraktlarni, shuningdek, tayyor mahsulotni chiqarishni nazorat qilishda. Aniqlash IRF-454 B2M refraktometridan foydalangan holda akkreditatsiyalangan fizik-kimyoviy laboratoriyaning malakali xodimlari tomonidan amalga oshiriladi.
Agar xom ashyoning kirish nazorati natijalariga ko'ra, sinishi ko'rsatkichi zarur talablarga javob bermasa, sifat nazorati bo'limi nomuvofiqlik dalolatnomasini tuzadi, uning asosida ushbu xom ashyo partiyasi qaytariladi. yetkazib beruvchi.
Aniqlash usuli
1. O'lchovlarni boshlashdan oldin prizmalarning bir-biriga tegib turgan yuzalarining tozaligi tekshiriladi.
2. Nolinchi nuqta tekshiruvi. O'lchov prizmasi yuzasiga 2÷3 tomchi distillangan suv qo'yamiz, uni yorituvchi prizma bilan ehtiyotkorlik bilan yopamiz. Yoritish oynasini oching va oynadan foydalanib, yorug'lik manbasini eng qizg'in yo'nalishda o'rnating. Ko'zoynakning vintlarini burab, biz uning ko'rish sohasidagi qorong'u va yorug' maydonlar o'rtasidagi aniq, aniq farqni olamiz. Biz vintni aylantiramiz va soya va yorug'lik chizig'ini ko'zoynakning yuqori oynasida chiziqlar kesishgan nuqtaga to'g'ri keladigan tarzda yo'naltiramiz. Ko'zoynakning pastki oynasidagi vertikal chiziqda biz kerakli natijani ko'ramiz - 20 ° C da distillangan suvning sinishi ko'rsatkichi (1,333). Agar ko'rsatkichlar boshqacha bo'lsa, vintni sindirish ko'rsatkichiga 1,333 ga qo'ying va kalit yordamida (sozlash vintini olib tashlang) biz soya va yorug'likning chegarasini chiziqlarning kesishish nuqtasiga keltiramiz.
3. Sindirish ko'rsatkichini aniqlang. Prizma yoritgichining kamerasini ko'taring va filtr qog'ozi yoki gazli peçete bilan suvni olib tashlang. Keyin o'lchov prizmasining yuzasiga 1-2 tomchi tekshiriluvchi eritma qo'llaniladi va kamerani yoping. Soya va yorug'likning chegaralari chiziqlarning kesishish nuqtasiga to'g'ri kelguncha vintlarni aylantiramiz. Ko'zoynakning pastki oynasidagi vertikal chiziqda biz kerakli natijani - sinov namunasining sinishi ko'rsatkichini ko'ramiz. Okuyarning pastki oynasidagi shkala bo'yicha sindirish ko'rsatkichini hisoblaymiz.
4. Kalibrlash grafigi yordamida eritma konsentratsiyasi va sindirish ko'rsatkichi o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatamiz. Grafikni tuzish uchun kimyoviy toza moddalar preparatlaridan foydalangan holda bir nechta konsentratsiyali standart eritmalarni tayyorlash, ularning sinishi ko'rsatkichlarini o'lchash va olingan qiymatlarni ordinat o'qi bo'yicha chizish va abscissa o'qiga mos keladigan eritma konsentratsiyasini chizish kerak. Konsentratsiya va sinishi ko'rsatkichi o'rtasida chiziqli bog'liqlik kuzatiladigan kontsentratsiya oraliqlarini tanlash kerak. Biz sinov namunasining sinishi indeksini o'lchaymiz va uning kontsentratsiyasini aniqlash uchun grafikdan foydalanamiz.
8-sinf fizika kursida siz yorug'likning sinishi hodisasi bilan tanishdingiz. Endi siz yorug'lik ma'lum bir chastota diapazonidagi elektromagnit to'lqinlar ekanligini bilasiz. Yorug'likning tabiati haqidagi bilimlarga asoslanib, siz sinishining jismoniy sababini tushuna olasiz va u bilan bog'liq boshqa ko'plab yorug'lik hodisalarini tushuntira olasiz.
Guruch. 141. Bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda nur sinadi, ya'ni tarqalish yo'nalishini o'zgartiradi.
Yorug'likning sinishi qonuniga ko'ra (141-rasm):
- nurlar tushayotgan, singan va ikkita muhit o'rtasidagi chegaraga perpendikulyar ravishda nur tushish nuqtasida bir xil tekislikda yotadi; tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati bu ikki muhit uchun doimiy qiymatdir.
bu erda n 21 - ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan nisbiy sinishi ko'rsatkichi.
Agar nur vakuumdan istalgan muhitga o'tsa, u holda
Bu erda n - ikkinchi muhitning mutlaq sindirish ko'rsatkichi (yoki oddiygina sinishi ko'rsatkichi). Bunday holda, birinchi "muhit" vakuum bo'lib, uning mutlaq indeksi bitta sifatida qabul qilinadi.
Yorug'likning sinishi qonuni 1621 yilda golland olimi Villebord Snellius tomonidan empirik tarzda kashf etilgan. Qonun optikaga oid risolada ifodalangan bo'lib, u olimning o'limidan so'ng maqolalarida topilgan.
Snel kashfiyotidan so'ng bir qancha olimlar yorug'likning sinishi ikki muhit chegarasidan o'tganda uning tezligining o'zgarishi bilan bog'liq degan farazni ilgari surdilar. Bu gipotezaning to'g'riligi frantsuz matematigi Per Ferma (1662 yilda) va golland fizigi Kristian Gyuygens (1690 yilda) tomonidan mustaqil ravishda amalga oshirilgan nazariy dalillar bilan tasdiqlangan. Turli yo'llar bilan ular bir xil natijaga erishdilar va buni isbotladilar
- tushish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati bu ikki muhit uchun doimiy qiymatdir, nisbatga teng Ushbu muhitdagi yorug'lik tezligi:
(3) tenglamadan kelib chiqadiki, agar sinish burchagi b tushish burchagi a dan kichik bo'lsa, ikkinchi muhitda berilgan chastotali yorug'lik birinchisiga qaraganda sekinroq tarqaladi, ya'ni V 2. (3) tenglamaga kiritilgan miqdorlarning o'zaro bog'liqligi nisbiy sinishi ko'rsatkichi ta'rifining boshqa formulasi paydo bo'lishi uchun yaxshi sabab bo'ldi: n 21 \u003d v 1 / v 2 (4) Vakuumdan qandaydir muhitga yorug'lik nuri o'tishiga ruxsat bering. (4) tenglamadagi v1 ni vakuumdagi yorug‘lik tezligi c, v 2 ni v muhitdagi yorug‘lik tezligi bilan almashtirib, mutlaq sindirish ko‘rsatkichining ta’rifi bo‘lgan (5) tenglamaga erishamiz: (4) va (5) tenglamalarga ko'ra, n 21 yorug'lik bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda tezligi necha marta o'zgarishini va vakuumdan muhitga o'tganda n - necha marta o'zgarishini ko'rsatadi. Bu sindirish ko'rsatkichlarining fizik ma'nosidir. Har qanday moddaning n absolyut sinishi ko'rsatkichining qiymati birlikdan kattaroqdir (bu fizik ma'lumotnomalar jadvallaridagi ma'lumotlar bilan tasdiqlangan). Keyin (5) tenglamaga ko'ra, c/v > 1 va c > v, ya'ni har qanday moddadagi yorug'lik tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligidan kichikdir. Qattiq asoslar keltirmasdan (ular murakkab va mashaqqatli), biz vakuumdan moddaga o'tish paytida yorug'lik tezligining pasayishiga yorug'lik to'lqinining moddaning atomlari va molekulalari bilan o'zaro ta'siri ekanligini ta'kidlaymiz. Moddaning optik zichligi qanchalik katta bo'lsa, bu o'zaro ta'sir qanchalik kuchli bo'lsa, yorug'lik tezligi shunchalik past bo'ladi va sindirish ko'rsatkichi shunchalik katta bo'ladi. Shunday qilib, muhitdagi yorug'lik tezligi va absolyut sindirish ko'rsatkichi ushbu muhitning xususiyatlari bilan belgilanadi. Moddalarning sinishi ko'rsatkichlarining raqamli qiymatlariga ko'ra, ularning optik zichligini solishtirish mumkin. Masalan, har xil turdagi shishalarning sinishi ko'rsatkichlari 1,470 dan 2,040 gacha, suvning sinishi ko'rsatkichi esa 1,333 ni tashkil qiladi. Bu shuni anglatadiki, shisha suvga qaraganda optik jihatdan zichroq muhitdir. Keling, 142-rasmga murojaat qilaylik, uning yordami bilan nima uchun ikkita muhit chegarasida tezlik o'zgarishi bilan yorug'lik to'lqinining tarqalish yo'nalishi ham o'zgarishini tushuntira olamiz. Guruch. 142. Yorug'lik to'lqinlari havodan suvga o'tganda yorug'lik tezligi pasayadi, to'lqinning old qismi va u bilan uning tezligi yo'nalishini o'zgartiradi. Rasmda havodan suvga o'tadigan yorug'lik to'lqini va bu muhitlar orasidagi interfeysga a burchak ostida tushayotganini ko'rsatadi. Havoda yorug'lik v 1 tezlikda, suvda esa sekinroq v 2 tezlikda tarqaladi. To'lqinning A nuqtasi chegaraga birinchi bo'lib etib boradi. Dt vaqt oralig‘ida havoda bir xil v 1 tezlikda harakatlanuvchi B nuqtasi B nuqtaga yetib boradi. “Shu vaqt ichida suvda v 2 past tezlikda harakatlanuvchi A nuqta qisqaroq masofani bosib o‘tadi. , faqat A nuqtaga etib boradi. Bunday holda, suvdagi A "B" to'lqin fronti havodagi AB to'lqinining old qismiga nisbatan ma'lum bir burchak ostida aylantiriladi. Tezlik vektori esa (u har doim to‘lqin old tomoniga perpendikulyar bo‘lib, uning tarqalish yo‘nalishiga to‘g‘ri keladi) aylanib, OO to‘g‘ri chiziqqa yaqinlashadi, muhitlar orasidagi interfeysga perpendikulyar bo‘ladi.Bu holda sinish burchagi b kichik bo‘ladi. tushish burchagi a dan ko'ra yorug'likning sinishi shunday sodir bo'ladi. Bundan tashqari, rasmdan ko'rinib turibdiki, boshqa muhitga o'tganda va to'lqin frontining aylanishida to'lqin uzunligi ham o'zgaradi: optik jihatdan zichroq muhitga o'tishda tezlik pasayadi, to'lqin uzunligi ham kamayadi (l 2).< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны. Ushbu maqola sinishi indeksi kabi optika tushunchasining mohiyatini ochib beradi. Ushbu qiymatni olish uchun formulalar berilgan, elektromagnit to'lqinning sinishi hodisasini qo'llash haqida qisqacha ma'lumot berilgan. Sivilizatsiya tongida odamlar savol berishdi: ko'z qanday ko'radi? Odam tevarak-atrofdagi jismlarni sezadigan nurlar chiqaradi yoki aksincha, hamma narsa shunday nurlar chiqaradi, degan fikr bor. Bu savolga javob XVII asrda berilgan. U optikada mavjud va sinishi indeksi nima bilan bog'liq. Turli xil shaffof bo'lmagan sirtlardan aks ettirilgan va shaffoflari bilan chegarada singan yorug'lik odamga ko'rish imkoniyatini beradi. Sayyoramiz quyosh nuri bilan qoplangan. Va aynan fotonlarning to'lqin tabiati bilan mutlaq sinishi ko'rsatkichi kabi tushuncha bog'liq. Vakuumda tarqalayotganda, foton hech qanday to'siqlarga duch kelmaydi. Sayyorada yorug'lik juda ko'p turli xil zichroq muhitlarga duch keladi: atmosfera (gazlar aralashmasi), suv, kristallar. Elektromagnit to'lqin bo'lgan yorug'lik fotonlari vakuumda bir fazali tezlikka ega (belgilangan c), va muhitda - boshqa (belgilangan v). Birinchi va ikkinchisining nisbati mutlaq sinishi indeksi deb ataladi. Formula quyidagicha ko'rinadi: n = c / v. Elektromagnit muhitning faza tezligining ta'rifini berishga arziydi. Aks holda sinishi indeksi nima ekanligini tushunib oling n, taqiqlangan. Yorug'lik fotoni to'lqindir. Demak, u tebranuvchi energiya paketi sifatida ifodalanishi mumkin (sinusoid segmentini tasavvur qiling). Faza - bu sinusoidning ma'lum bir vaqtda to'lqin o'tadigan segmenti (esda tutingki, bu sinishi indeksi kabi miqdorni tushunish uchun muhimdir). Masalan, faza sinusoidning maksimali yoki uning qiyaligining ayrim segmenti bo'lishi mumkin. To'lqinning faza tezligi - bu muayyan fazaning harakat tezligi. Sinishi indeksining ta'rifi tushuntirganidek, vakuum va muhit uchun bu qiymatlar farqlanadi. Bundan tashqari, har bir muhit bu miqdorning o'ziga xos qiymatiga ega. Har qanday shaffof birikma, uning tarkibi qanday bo'lishidan qat'i nazar, boshqa barcha moddalardan farq qiladigan sinishi ko'rsatkichiga ega. Mutlaq qiymat vakuumga nisbatan o'lchanishi yuqorida allaqachon ko'rsatilgan. Biroq, bizning sayyoramizda bu qiyin: yorug'lik ko'proq havo va suv yoki kvarts va shpinel chegarasiga tushadi. Ushbu ommaviy axborot vositalarining har biri uchun, yuqorida aytib o'tilganidek, sinishi ko'rsatkichi boshqacha. Havodagi foton nur keladi bir yo'nalish bo'ylab va bitta faza tezligiga ega (v 1), lekin suvga tushib, tarqalish yo'nalishini va faza tezligini (v 2) o'zgartiradi. Biroq, bu ikkala yo'nalish ham bir tekislikda yotadi. Bu ko'zning to'r pardasida yoki kamera matritsasida atrofdagi dunyoning tasviri qanday shakllanishini tushunish uchun juda muhimdir. Ikki mutlaq qiymatning nisbati nisbiy sinishi indeksini beradi. Formula quyidagicha ko'rinadi: n 12 \u003d v 1 / v 2. Ammo yorug'lik, aksincha, suvdan chiqib, havoga kirsa nima bo'ladi? Keyin bu qiymat n 21 = v 2 / v 1 formulasi bilan aniqlanadi. Nisbiy sinishi ko'rsatkichlarini ko'paytirishda biz n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1 ni olamiz. Bu nisbat har qanday vosita juftligi uchun to'g'ri keladi. Nisbiy sindirish ko'rsatkichini tushish va sinish burchaklarining sinuslaridan topish mumkin n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Burchaklar normaldan sirtgacha sanalganligini unutmang. Normal - bu sirtga perpendikulyar bo'lgan chiziq. Ya'ni, agar muammoga burchak berilgan bo'lsa α
sirtning o'ziga nisbatan tushganda, u holda (90 - a) sinusni hisobga olish kerak. Sokin quyoshli kunda ko'l tubida porlash o'ynaydi. To'q ko'k muz toshni qoplaydi. Ayolning qo'lida olmos minglab uchqunlarni sochadi. Bu hodisalar shaffof muhitning barcha chegaralari nisbiy sinishi ko'rsatkichiga ega bo'lishining natijasidir. Estetik zavqdan tashqari, bu hodisa amaliy qo'llanmalar uchun ham ishlatilishi mumkin. Mana bir nechta misollar: Biroq, Quyosh bizni nafaqat ko'rinadigan spektrda fotonlar bilan ta'minlaydi. Infraqizil, ultrabinafsha, rentgen nurlari diapazonlari insonning ko'rish organlari tomonidan sezilmaydi, lekin ular bizning hayotimizga ta'sir qiladi. IQ nurlari bizni issiq tutadi, UV fotonlari atmosferaning yuqori qismini ionlashtiradi va o'simliklar fotosintez orqali kislorod ishlab chiqarishga imkon beradi. Va sinishi indeksi nimaga teng bo'lishi nafaqat chegara joylashgan moddalarga, balki tushayotgan nurlanishning to'lqin uzunligiga ham bog'liq. Odatda kontekstdan qaysi qiymatga ishora qilinayotgani aniq bo'ladi. Ya'ni, kitobda rentgen nurlari va uning insonga ta'siri ko'rib chiqilsa, unda n u erda bu diapazon uchun belgilangan. Ammo odatda elektromagnit to'lqinlarning ko'rinadigan spektri nazarda tutiladi, agar boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa. Yuqoridagilardan ma'lum bo'lganidek, biz shaffof muhitlar haqida gapiramiz. Misol tariqasida havo, suv, olmosni keltirdik. Ammo yog'och, granit, plastmassa haqida nima deyish mumkin? Ular uchun sindirish ko'rsatkichi degan narsa bormi? Javob murakkab, lekin umuman olganda, ha. Avvalo, biz qanday yorug'lik bilan shug'ullanayotganimizni ko'rib chiqishimiz kerak. Ko'rinadigan fotonlar uchun shaffof bo'lmagan muhitlar rentgen nurlari yoki gamma nurlanishi bilan kesiladi. Ya'ni, agar biz hammamiz supermen bo'lganimizda, butun dunyo biz uchun shaffof bo'lar edi, lekin ichida turli darajalarda. Misol uchun, betondan yasalgan devorlar jeledan ko'ra zichroq bo'lmaydi va metall armatura zichroq meva bo'laklariga o'xshaydi. Boshqalar uchun elementar zarralar, muonlar, bizning sayyoramiz umuman shaffofdir. Bir vaqtlar olimlar ularning mavjudligini isbotlash uchun juda ko'p muammolarni keltirdilar. Myuonlar bizni har soniyada millionlab teshib o'tadi, lekin bitta zarrachaning materiya bilan to'qnashishi ehtimoli juda kichik va buni tuzatish juda qiyin. Aytgancha, Baykal yaqinda muonlarni "tutish" joyiga aylanadi. Buning uchun uning chuqur va toza suvi juda mos keladi - ayniqsa qishda. Asosiysi, sensorlar muzlamaydi. Shunday qilib, betonning sinishi indeksi, masalan, rentgen fotonlari uchun mantiqiy. Bundan tashqari, moddaning rentgen nurlanishi kristallarning tuzilishini o'rganishning eng aniq va muhim usullaridan biridir. Shuni ham yodda tutish kerakki, matematik ma'noda ma'lum bir diapazon uchun shaffof bo'lmagan moddalar xayoliy sinishi ko'rsatkichiga ega. Va nihoyat, moddaning harorati uning shaffofligiga ham ta'sir qilishi mumkinligini tushunish kerak.Savollar
Mashq qilish
Ko'rish qobiliyati va sinishi indeksi
Yorug'lik va sinishi indeksi
Faza tezligi
Absolyut va nisbiy sindirish ko'rsatkichi
Sinishi ko'rsatkichining go'zalligi va uning qo'llanilishi
To'lqin uzunligi
Sinishi indeksi va aks ettirish
