Абсолютный показатель преломления это: ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ — это… Что такое ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ?

Содержание

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ - это... Что такое ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ?

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, величина, характеризующая среду и равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Показатель преломления n зависит от диэлектрической e и магнитной m проницаемостей среды (n2=em) и длины волны света, чем объясняется дисперсия при преломлении света.

Современная энциклопедия. 2000.

  • ПОЙМА
  • ПОКОМАНЫ

Смотреть что такое "ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ" в других словарях:

  • ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ — отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Относительный показатель преломления 2 сред отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света по второй… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Показатель преломления — ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ, величина, характеризующая среду и равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления).

    Показатель преломления n зависит от диэлектрической e и магнитной m проницаемостей… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ — (см. ПРЕЛОМЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЬ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 …   Физическая энциклопедия

  • показатель преломления — 1. Отношение скорости падающей волны к скорости преломленной волны. 2. Отношение скоростей звука в двух средах. [BS EN 1330 4:2000. Non destructive testing Terminology Part 4: Terms used in ultrasonic testing] [Система неразрушающего контроля.… …   Справочник технического переводчика

  • Показатель преломления — вещества  величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде . Также о показателе преломления говорят для любых других волн, например, звуковых[1]. Содержание 1 Описание …   Википедия

  • показатель преломления — отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Относительный показатель преломления двух сред  отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света во… …   Энциклопедический словарь

  • показатель преломления — lūžio rodiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. index of refraction; refraction index; refractive index vok. Brechungsindex, m; Brechungsverhältnis, n; Brechungszahl, f; Brechzahl, f; Refraktionsindex, m rus. индекс преломления, m; …   Automatikos terminų žodynas

  • показатель преломления — lūžio rodiklis statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos konstanta, apibūdinanti jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: angl. index of refraction; refraction index; refractive index rus. индекс преломления; коэффициент рефракции;… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • показатель преломления

    — lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Esant nesugeriančiai terpei, tai elektromagnetinės spinduliuotės sklidimo greičio vakuume ir tam tikro dažnio elektromagnetinės spinduliuotės fazinio greičio terpėje… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • показатель преломления — lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos parametras, apibūdinantis jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: angl. refraction index; refractive index vok. Brechungsindex, m rus. показатель… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas


Абсолютный показатель преломления и его связь с относительным показателем преломления

Показатель преломления среды относительно вакуума, т. е. для случая перехода световых лучей из вакуума в среду, называется абсолютным и определяется формулой (27.10): n=c/v.

При расчетах абсолютные показатели преломления берут из таблиц, поскольку их величина определена достаточно точно с помощью опытов. Так как с больше v, то

абсолютный показатель преломления всегда больше единицы.

Если световое излучение переходит из вакуума в среду, то формулу второго закона преломления записывают в виде:

sin i/sin β = n.                (29.6)

Формулой (29.6) на практике часто пользуются и при переходе лучей из воздуха в среду, так как скорость распространения света в воздухе очень мало отличается от с. Это видно из того, что абсолютный показатель преломления воздуха равен 1,0029.

Когда луч идет из среды в вакуум (в воздух), то формула второго закона преломления принимает, вид:

sin i/sin β = 1 /n.           (29.7)

В этом случае лучи при выходе из среды обязательно удаляются от перпендикуляра к поверхности раздела среды и вакуума.

Выясним, как можно найти относительный показатель преломления n21 по абсолютным показателям преломления. Пусть свет переходит из среды с абсолютным показателем n1 в среду с абсолютным показателем n2. Тогда n1 = c/V1 и n2 = с/v2, откуда:

n2/n1=v1/v2=n21.      (29.8)

Формулу второго закона преломления для такого случая часто записывают следующим образом:

sin i/sin β = n2/n1.       (29.9)

Вспомним, что по теории Максвелла абсолютный показатель преломления можно найти из соотношения: n = √(με). Так как у веществ, прозрачных для светового излучения, μ практически равно единице, то можно считать, что:

n = √ε.               (29.10)

Поскольку частота колебаний в световом излучении имеет порядок 1014 Гц, ни диполи, ни ионы в диэлектрике, имеющие сравнительно большую массу, не успевают изменять своего положения с такой частотой, и диэлектрические свойства вещества в этих условиях определяются только электронной поляризацией его атомов. Именно этим объясняется различие между значением ε=n2 из (29,10) и εст в электростатике. Так, у воды ε = n2 =1,77, а εст = 81; у ионного твердого диэлектрика NaCl ε=2,25, а εст =5,6. Когда вещество состоит из однородных атомов или неполярных молекул, т. е. в нем нет ни ионов, ни природных диполей, то его поляризация может быть только электронной. Для подобных веществ ε из (29.10) и ε

ст совпадают. Примером такого вещества является алмаз, состоящий только из атомов углерода.

Заметим, что величина абсолютного показателя преломления, кроме рода вещества, зависит еще от частоты колебаний, или от длины волны излучения. С уменьшением длины волны, как правило, показатель преломления увеличивается.

Абсолютный показатель - преломление - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Абсолютный показатель - преломление

Cтраница 1

Абсолютный показатель преломления ( или просто показатель преломления) является важной оптической характеристикой среды: он показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме. Очевидно, что абсолютный показатель преломления вакуума равен единице.  [1]

Абсолютный показатель преломления является одной из важнейших оптических характеристик вещества.  [2]

Абсолютный показатель преломления равен отношению скоростей света в вакууме С к скорости света в среде и.  [3]

Абсолютный показатель преломления ( или просто показатель преломления) является важной оптической характеристикой среды: он показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме. Очевидно, что абсолютный показатель преломления вакуума равен единице.  [4]

Абсолютный показатель преломления является одной из важнейших оптических характеристик вещества.  [5]

Абсолютный показатель преломления определяет так называемую оптическую плотность вещества. Поскольку длина волны света в вакууме определяется частотой электромагнитного излучения согласно формуле К c / v, то при переходе света из вакуума в среду, оптическая плотность которой равна п, длина волны света уменьшается. Это вызвано уменьшением скорости распространения света в этой среде в п раз.  [6]

Чем больше абсолютный показатель преломления, тем среда считается оптически более плотной.  [8]

Найти абсолютный показатель преломления первой среды, если отраженный и преломленный лучи взаимно перпендикулярны.  [9]

Величина абсолютного показателя преломления всегда больше 1 ( показатель преломления пустоты) и характеризует оптическую плотность данной среды.  [10]

Зависимость абсолютного показателя преломления от частоты света экспериментально обнаружена в серии опытов Ньютона.  [11]

Поэтому практически абсолютным показателем преломления вещества можно считать показатель преломления этого вещества относительно воздуха.  [13]

Следовательно, абсолютный показатель преломления

показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше, чем в вакууме.  [14]

Так как абсолютный показатель преломления вещества n - c / v, где с, v - фазовые скорости световых волн в вакууме и веществе соответственно, то из электродинамического соотношения v - с / / еу.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Подробности
Категория: П

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ , или КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕЛОМЛЕНИЯ , - отвлеченное число, характеризующее преломляющую силу прозрачной среды. Показатель преломления обозначается латинской буквой π и определяется как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча, входящего из пустоты в данную прозрачную среду:

n = sin α/sin β = const или как отношение скорости света в пустоте к скорости света в данной прозрачной среде: n = c/νλ из пустоты в данную прозрачную среду. Показатель преломления считается мерой оптической плотности среды

Определенный таким образом показатель преломления называется абсолютным показателем преломления, в отличие от относительного т. е. показывает, во сколько раз замедляется скорость распространения света при переходе его показателя преломления, который определяется отношением синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе луча из среды одной плотности в среду другой плотности. Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления: n = n2/n1, где n1 и n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй среды.

Абсолютный показатель преломления всех тел - твердых, жидких и газообразных - больше единицы и колеблется от 1 до 2, превосходя значение 2 только в редких случаях.

Показатель преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны света и увеличивается с уменьшением длины волны. Поэтому к букве п приписывают индекс, указывающий, к какой длине волны относится показатель. Например, для стеклаТФ-1 показатель преломления в красной части спектра составляет nC=1,64210, а в фиолетовой nG' =1,67298.

Показатели преломления некоторых прозрачных тел

  • Воздух - 1 ,000292

  • Вода - 1,334

  • Эфир - 1 ,358

  • Спирт этиловый - 1,363

  • Глицерин - 1, 473

  • Органическое стекло (плексиглас) - 1 , 49

  • Бензол - 1,503

  • (Стекло крон - 1,5163

  • Пихтовый (канадский), бальзам 1,54

  • Стекло тяжелый крон - 1 , 61 26

  • Стекло флинт - 1,6164

  • Сероуглерод - 1,629

  • Стекло тяжелый флинт - 1 , 64 75

  • Монобромнафталин - 1,66

  • Стекло самый тяжелый флинт - 1 ,92

  • Алмаз - 2,42

Неодинаковость показателя преломления для разных участков спектра является причиной хроматизма, т, е. разложения белого света, при прохождении его через преломляющие детали - линзы, призмы и т. д.

Коэффициент преломления, формула и примеры

Определение и формула коэффициента преломления

Если волна света падает на плоскую границу, разделяющую два диэлектрика, имеющих разные величины относительных диэлектрических проницаемостей, то эта волна отражается от границы раздела и преломляется, проходя из одного диэлектрика в другой. Преломляющую силу прозрачной среды характеризуют при помощи коэффициента преломления, который чаще называют показателем преломления.

Абсолютный показатель преломления

Для любого вещества (исключение составляет вакуум), величина коэффициента преломления зависит от частоты света и параметров вещества (температуры, плотности и т.д). Для разреженных газов показатель преломления принимают равным .

Если вещество является анизотропным, то n зависит от направления, по которому свет распространяется и каким образом поляризована световая волна.

Исходя из определения (1) абсолютный коэффициент преломления можно найти как:

   

где — диэлектрическая проницаемость среды, — магнитная проницаемость среды.

Показатель преломления может быть комплексной величиной в поглощающих средах. В диапазоне оптических волн при =1, диэлектрическую проницаемость записывают как:

   

тогда показатель преломления:

   

где действительная часть коэффициента преломления, равная:

   

отражает преломление, мнимая часть:

   

отвечает за поглощение.

Относительный показатель преломления

Для монохроматических волн, длины которых много больше, чем расстояние между молекулами в веществе выполняется закон Снеллиуса:

   

где — угол падения, — угол преломления, — относительный показатель преломления вещества в котором происходит распространение преломленного света, относительно среды в которой распространялась падающая волна света.

Единицы измерения

Показатель преломления величина безразмерная.

Примеры решения задач

От чего зависит показатель преломления вещества, индекс рефракции

Показатель преломления

Обратимся к более подробному рассмотрению показателя преломления, введенного нами в §81 при формулировке закона преломления.

Показатель преломления зависит от оптических свойств и той среды, из которой луч падает, и той среды, в которую он проникает.

Показатель преломления, полученный в том случае, когда свет из вакуума падает на какую-либо среду, называется абсолютным показателем преломления данной среды.

Рис. 184. Относительный показатель преломления двух сред:

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды есть

 а второй среды — . Рассматривая преломление на границе первой и второй сред, убедимся, что показатель преломления  при переходе из первой среды во вторую, так называемый относительный показатель преломления, равен отношению абсолютных показателей преломления второй и первой сред:

Наоборот, при переходе из второй среды в первую имеем относительный показатель преломления

Установленная связь между относительным показателем преломления двух сред и их абсолютными показателями преломления могла бы быть выведена и теоретическим путем, без новых опытов, подобно тому, как это можно сделать для закона  обратимости (§82),

Среда, обладающая большим показателем преломления, называется оптически более плотной. Обычно измеряется показатель преломления различных сред относительно воздуха.

Абсолютный показатель преломления воздуха равен

. Таким образом, абсолютный показатель преломления какой-либо среды  связан с ее показателем преломления относительно воздуха  формулой

В табл. 6 содержатся относительные показатели преломления, найденные для ряда случаев преломления света на  границе  воздуха  и  соответствующей среды.

Таблица 6. Показатель преломления различных веществ относительно воздуха

ЖидкостиТвердые вещества
ВеществоВещество
Вода1,333Сахар1,56
Спирт этиловый1,362Алмаз2,417
Сероуглерод1,632Рубин1,76
Глицерин1,47Стекло (легкий крон)1,57
Жидкий водород1,12Стекло (тяжелый флинт)1,80
Жидкий гелий1,028Лед1,31

Показатель преломления зависит от длины волны света, т. е. от его цвета. Различным цветам соответствуют различные показатели преломления. Это явление, называемое дисперсией, играет важную роль в оптике. Мы неоднократно будем иметь дело с этим явлением в последующих главах. Данные, приведенные в табл. 6, относятся к желтому свету.

Интересно отметить, что закон отражения может быть формально записан в том же виде, что и закон  преломления. Вспомним, что мы условились всегда измерять углы от перпендикуляра к соответствующему лучу. Следовательно, мы должны считать угол падения

 и угол отражения  имеющими противоположные знаки, т.е. закон отражения можно записать в виде

или

.

Сравнивая (83.4) с законом преломления, мы видим, что закон отражения можно рассматривать как частный случай закона преломления при

. Это формальное сходство законов отражения и преломления приносит большую пользу при решении практических задач.

В предыдущем изложении показатель преломления имел смысл константы среды, не зависящей от интенсивности проходящего через нее света. Такое истолкование показателя преломления вполне естественно, однако в случае больших интенсивностей излучения, достижимых при использовании современных лазеров, оно не оправдывается. Свойства среды, через которую проходит сильное световое излучение, в этом случае зависят от его интенсивности. Как говорят, среда становится нелинейной. Нелинейность среды проявляется, в частности, в том, что световая волна большой интенсивности изменяет показатель преломления. Зависимость показателя преломления от интенсивности излучения

 имеет  вид

.

Здесь

 — обычный показатель преломления, а  — нелинейный показатель преломления,  — множитель пропорциональности. Добавочный член в этой формуле может быть как положительным, так и отрицательным.

Относительные изменения показателя преломления сравнительно невелики. При

 нелинейный показатель преломления .

Однако даже такие небольшие изменения показателя преломления ощутимы: они проявляются в своеобразном явлении самофокусировки света.

Рассмотрим среду с положительным нелинейным показателем преломления. В этом случае области повышенной интенсивности света являются одновременной областями увеличенного показателя преломления. Обычно в реальном лазерном излучении распределение интенсивности по сечению пучка лучей неоднородно: интенсивность максимальна по оси и плавно спадает к краям пучка, как это показано на рис. 185 сплошными кривыми.

Подобное распределение описывает также изменение показателя преломления по сечению кюветы с нелинейной средой, вдоль оси которой распространяется лазерный луч. Показатель преломления, наибольший по оси кюветы, плавно спадает к ее стенкам (штриховые кривые на рис.  185).

Пучок лучей, выходящий из лазера параллельно оси, попадая в среду с переменным показателем преломления

, отклоняется в ту сторону, где  больше. Поэтому повышенная интенсивность вблизи осп кюветы приводит к концентрации световых лучей в этой области, показанной схематически в сечениях  и  на рис. 185, а это приводит к дальнейшему возрастанию .

В конечном итоге эффективное сечение светового пучка, проходящего через нелинейную среду, существенно уменьшается. Свет проходит как бы по узкому каналу с повышенным показателем преломления. Таким образом, лазерный пучок лучей сужается, нелинейная среда под действием интенсивного излучения действует как собирающая линза. Это явление носит название самофокусировки. Его можно наблюдать, например, в жидком нитробензоле.

Рис. 185. Распределение интенсивности излучения и показателя преломления по сечению лазерного пучка лучей на входе в кювету (а), вблизи входного торца (

), в середине (), вблизи выходного торца кюветы ()

Определение показателя преломления жидкостей при помощи рефрактометра

Определение показателя преломления прозрачных твердых тел и жидкостей

Приборы и принадлежности: микроскоп со светофильтром, плоскопараллельная пластинка с меткой АВ в виде креста; рефрактометр марки «РЛ»; набор жидкостей.

Цель работы: определить показатели преломления стекла и жидкостей.

Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа

Для определения показателя преломления прозрачного твердого тела применяется плоскопараллельная пластинка, изготовленная из этого материала, с меткой.

Метка представляет собой две взаимно перпендикулярные царапины, одна из которых (А) нанесена на нижнюю, а вторая (В) — на верхнюю поверхность пластинки. Пластинка освещается монохроматическим светом и рассматривается в микроскоп. На
рис. 4.7 представлено сечение исследуемой пластинки вертикальной плоскостью.

Лучи АД и АЕ после преломления на границе стекло – воздух идут по направлениям ДД1 и ЕЕ1 и попадают в объектив микроскопа.

Наблюдатель, который смотрит на пластину сверху, видит точку А на пересечении продолжения лучей ДД1 и ЕЕ1, т.е. в точке С.

Таким образом, точка А кажется наблюдателю расположенной в точке С. Найдем связь между пока­зателем преломления n материала пластинки, толщиной d и кажущейся толщиной d1 пластинки.

Из рис.

4.7 видно, что ВД = ВСtgi, BD = АВtgr, откуда

tgi/tgr = AB/BC,

где AB = d – толщина пластинки; ВС = d1 кажущаяся толщина пластинки.

Если углы i и r малые, то

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

т.е. Sini/Sinr = d/d1.

Учитывая закон преломления света, получим

n = d/d1.

(4.6)

Измерение d/d1 производится с помощью микроскопа.

Оптическая схема микроскопа состоит из двух систем: наблюдательной, в которую входят объектив и окуляр, вмонтированные в тубус, и осветительной, состоящей из зеркала и съемного светофильтра. Фокусировка изображения проводится вращением рукояток, расположенных по обе сто­роны от тубуса.

На оси правой рукоятки укреплен диск со шкалой лимб.

Отсчет b по лимбу относительно неподвижного указателя определяет расстояние h от объектива до предметного столика микроскопа:

h = kb. (4.7)

Коэффициент k указывает, на какую высоту смещается тубус микроскопа при повороте рукоятки на 1°.

Диаметр объектива в данной установке мал по сравнению с расстоянием h, поэтому крайний луч, который попадает в объектив, образует малый угол i с оптической осью микроскопа.

Угол преломления r света в пластинке меньше, чем угол i ,т.е. тоже мал, что соответствует условию (4.5).

Порядок выполнения работы

1. Положить пластинку на предметный столик микроскопа так, чтобы точка пересечения штрихов А и В (см. рис. 4.7) находилась в поле зрения.

2. Вращая рукоятку подъемного механизма, поднять тубус в верхнее положение.

3. Глядя в окуляр, вращением рукоятки опускать тубус микроскопа плавно до тех пор, пока в поле зрения не получится четкое изображение царапины В, нанесенной на верхнюю поверхность пластинки. Записать показание b1 лимба, которое пропорционально расстоянию h2 от объектива микроскопа до верхней грани пластинки: h2 = kb1 (рис. 4.8, а).

4. Продолжить опускание тубуса плавно до тех пор, пока не получится четкое изображение царапины А, которая кажется наблюдателю расположенной в точке С. Записать новое показание b2 лимба. Расстояние h2 от объектива до верхней поверхности пластинки пропорционально b2:
h3 = kb2 (рис. 4.8, б).

Расстояния от точек В и С до объектива равны, так как наблюдатель видит их одинаково четко.

Смещение тубуса h2-h3 равно кажущейся толщине пластинки (рис.4.8, б)

d1 = h2-h3 = (b1-b2)k. (4.8)

5. Измерить толщину пластинки d в месте пересечения штрихов. Для этого под исследуемую пластинку 1 (рис. 4.9) поместить вспомогательную стеклянную пластинку 2 и опускать тубус микроскопа до тех пор, пока объектив не коснется (слегка) исследуемой пластинки. Заметить показание лимба a1 . Снять иссле-дуемую пластинку и опускать тубус микроскопа до тех пор, пока объектив не коснется пластинки 2.

Заметить показание a2.

Объектив микроскопа опустится при этом на высоту, равную толщине исследуемой пластинки, т.е.

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

6. Вычислить показатель преломления материала пластинки по формуле

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

7. Повторить все указанные выше измерения 3 — 5 раз, вычислить среднее значение n, абсолютную и относительную погрешности rn и rn/n.

Определение показателя преломления жидкостей при помощи рефрактометра

Приборы, которые служат для определения показателей преломления, называются рефрактометрами.

Общий вид и оптическая схема рефрактометра РЛ показаны на рис. 4.10 и 4.11.

Измерение показателя преломления жидкостей с помощью рефрактометра РЛ основано на явлении преломления света, прошедшего через границу раздела двух сред с разными показателями преломления.

Световой пучок (рис.4.11) от источника 1 (лампа накаливания или дневной рассеянный свет) с помощью зеркала 2 направляется через окошко в корпусе прибора на двойную призму, состоящую из призм 3 и 4, которые изготовлены из стекла с показателем преломления 1,540.

Поверхность АА верхней осветительной призмы 3 (рис.4.12, а) матовая и служит для освещения рассеянным светом жидкости, нанесенным тонким слоем в зазоре между призмами 3 и 4.

Свет, рассеянный матовой поверхностью 3, проходит плоскопараллельный слой исследуемой жидкости и падает на диагональную грань ВВ нижней призмы 4 под различными
углами i в пределах от нуля до 90°.

Чтобы избежать явления полного внутреннего отражения света на поверхности ВВ, показатель преломления исследуемой жидкости должен быть меньше, чем показатель преломления стекла призмы 4, т.е. меньше, чем 1,540.

Таким образом, с помощью рефрактометра РЛ, в силу его конструктивных особенностей, можно измерять показатель преломления жидкостей в интервале 1,300 — 1,540.

Луч света, угол падения которого равен 90°, называется скользящим.

Скользящий луч, преломляясь на границе жидкость – стекло, пойдет в призме 4 под предельным углом преломления rпр < 90о.

Преломление скользящего луча в точке Д (см. рис 4.12, а) подчиняется закону

nст/nж = siniпр/sinrпр (4.11)

или nж = nстsinrпр , (4.12)

так как siniпр = 1.

На поверхности ВС призмы 4 происходит повторное преломление световых лучей и тогда

Sini¢пр/sinr¢пр = 1/ nст , (4.13)

r¢пр+i¢пр = i¢пр =a , (4.14)

где a -преломляющий луч призмы 4.

Решая совместно систему уравнений (4.12),(4.13),(4.14), можно получить формулу, которая связывает показатель преломления nж исследуемой жидкости с предельным углом преломления r’пр луча, вышедшего из призмы 4:

Если на пути лучей, вышедших из призмы 4, поставить зрительную трубу, то нижняя часть ее поля зрения будет освещена, а верхняя — темная. Граница раздела светлого и темного полей образована лучами с предельным углом преломления r¢пр . Лучей с углом преломления меньшим, чем r¢пр , в данной системе нет.

Величина r¢пр ,следовательно, и положение границы светотени зависят только от показателя преломления nж исследуемой жидкости, так как nст и a величины в данном приборе постоянные.

Зная nст , a и r¢пр , можно по формуле (4.15) рассчитать nж . На практике формула (4.15) используется для градуировки шкалы рефрактометра.

На шкалу 9 (см.рис. 4.11) слева нанесены значения показателя преломления для lд = 5893 Å. Перед окуляром 10 — 11 имеется пластинка 8 с меткой (—-).

Перемещая окуляр вместе с пластинкой 8 вдоль шкалы, можно добиться совмещения метки с границей раздела темного и светлого полей зрения.

Деление проградуированной шкалы 9 , совпадающее с меткой, дает значение показателя преломления nж исследуемой жидкости. Объектив 6 и окуляр 10 — 11 образуют зрительную трубу.

Поворотная призма 7 изменяет ход луча, направляя его в окуляр.

Вследствие дисперсии стекла и исследуемой жидкости вместо четкой границы раздела темного и светлого полей при наблюдении в белом свете получается радужная полоска. Для устранения этого эффекта служит компенсатор дисперсии 5, установленный перед объективом зрительной трубы. Основная деталь компенсатора – призма, которая склеена из трех призм и может вращаться относительно оси зрительной трубы.

Преломляющие углы призмы и их материал подобраны так, что желтый свет с длиной волны lд =5893 Å проходит через них без преломления. Если на пути цветных лучей установить компенсаторную призму так, чтобы ее дисперсия была равна по величине, но противоположна по знаку дисперсии измерительной призмы и жидкости, то суммарная дисперсия будет равна нулю. При этом пучок световых лучей соберется в белый луч, направление которого совпадает с направлением предельного желтого луча.

Таким образом, при вращении компенсаторной призмы цветная окраска цветотени устраняется. Вместе с призмой 5 вращается дисперсионный лимб 12 относительно неподвижного указателя (см. рис. 4.10). Угол поворота Z лимба позволяет судить о величине средней дисперсии исследуемой жидкости.

Шкала лимба должна быть проградуирована. График прилагается к установке.

Порядок выполнения работы

1. Приподнять призму 3, на поверхность призмы 4 поместить 2-3 капли исследуемой жидкости и опустить призму 3 (см. рис. 4.10).

2. С помощью рефлектора 2 направить пучок света на призму 3.

3. Окулярной наводкой добиться резкого изображения шкалы и границы раздела полей зрения.

4. Вращая рукоятку 12 компенсатора 5, уничтожить цветную окраску границы раздела полей зрения.

Перемещая окуляр вдоль шкалы, совместить метку(—-) с границей темного и светлого полей и записать значение показателя жидкости.

6. Исследовать предложенный набор жидкостей и оценить погрешность измерений.

7. После каждого измерения протирать поверхность призм фильтровальной бумагой, смоченной в дистиллированной воде.

Контрольные вопросы

Вариант 1

Дайте определение абсолютного и относительного показателей преломления среды.

2. Нарисуйте ход лучей через границу раздела двух сред (n2> n1, и n2< n1).

3. Получите соотношение, которое связывает показатель преломления n с толщиной d и кажущейся толщины d¢ пластинки.

4. Задача. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторого вещества равен 30°.

Найти показатель преломления этого вещества.

Ответ: n =2.

Вариант 2

1. В чем состоит явление полного внутреннего отражения?

2. Опишите конструкцию и принцип действия рефрактометра РЛ-2.

3. Объясните роль компенсатора в рефрактометре.

4. Задача. Из центра круглого плота на глубину 10 м опущена лампочка. Найти минимальный радиус плота, при этом ни один луч от лампочки не должен выйти на поверхность.

Ответ: R = 11,3 м.

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ или КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ или КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕЛОМЛЕНИЯ , — отвлеченное число, характеризующее преломляющую силу прозрачной среды. Показатель преломления обозначается латинской буквой π и определяется как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча, входящего из пустоты в данную прозрачную среду:

n = sin α/sin β = const или как отношение скорости света в пустоте к скорости света в данной прозрачной среде: n = c/νλ из пустоты в данную прозрачную среду.

Показатель преломления считается мерой оптической плотности среды

Определенный таким образом показатель преломления называется абсолютным показателем преломления, в отличие от относительного т. е. показывает, во сколько раз замедляется скорость распространения света при переходе его показателя преломления, который определяется отношением синуса угла падения к синусу угла преломления при переходе луча из среды одной плотности в среду другой плотности.

Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления: n = n2/n1, где n1 и n2 — абсолютные показатели преломления первой и второй среды.

Абсолютный показатель преломления всех тел — твердых, жидких и газообразных — больше единицы и колеблется от 1 до 2, превосходя значение 2 только в редких случаях.

Показатель преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны света и увеличивается с уменьшением длины волны.

Поэтому к букве п приписывают индекс, указывающий, к какой длине волны относится показатель.

Например, для стеклаТФ-1 показатель преломления в красной части спектра составляет nC=1,64210, а в фиолетовой nG’ =1,67298.

Показатели преломления некоторых прозрачных тел

  • Воздух — 1 ,000292
  • Вода — 1,334
  • Эфир — 1 ,358
  • Спирт этиловый — 1,363
  • Глицерин — 1, 473
  • Органическое стекло (плексиглас) — 1 , 49
  • Бензол — 1,503
  • (Стекло крон — 1,5163
  • Пихтовый (канадский), бальзам 1,54
  • Стекло тяжелый крон — 1 , 61 26
  • Стекло флинт — 1,6164
  • Сероуглерод — 1,629
  • Стекло тяжелый флинт — 1 , 64 75
  • Монобромнафталин — 1,66
  • Стекло самый тяжелый флинт — 1 ,92
  • Алмаз — 2,42

Неодинаковость показателя преломления для разных участков спектра является причиной хроматизма, т, е.

разложения белого света, при прохождении его через преломляющие детали — линзы, призмы и т. д.

Лабораторная работа № 41

Определение показателя преломления жидкостей с помощью рефрактометра

Цель работы: определение показателя преломления жидкостей методом полного внутреннего отражения с помощью рефрактометра ИРФ-454Б; исследование зависимости показателя преломления раствора от его концентрации.

Описание установки

При преломлении немонохроматического света происходит его разложение на составные цвета в спектр.

Это явление обусловлено зависимостью показателя преломления вещества от частоты (длины волны) света и называется дисперсией света.

Принято характеризовать преломляющую способность среды показателем преломления на длине волны λ = 589,3 нм (среднее значение длин волн двух близких желтых линий в спектре паров натрия).

Какие методы определения концентрации веществ в р-ре используют в атомно-абсорбционном анализе?

Этот показатель преломления обозначается nD.

Мерой дисперсии служит средняя дисперсия, определяемая как разность (nF-nC), где nF — показатель преломления вещества на длине волны λ = 486,1 нм (голубая линия в спектре водорода), nC – показатель преломления вещества на λ — 656,3 нм (красная линия в спектре водорода).

Преломление вещества характеризуют величиной относительной дисперсии:

В справочниках обычно приводится величина, обратная относительной дисперсии, т. е. — коэффициент дисперсии, или число Аббе.

Установка для определения показателя преломления жидкостей состоит из рефрактометра ИРФ-454Б с пределами измерения показателя; преломления nD в диапазоне от 1,2 до 1,7; исследуемой жидкости, салфетки для протирания поверхностей призм.

Рефрактометр ИРФ-454Б является контрольно-измерительным прибором, предназначенным для непосредственного измерения показателя преломления жидкостей, а также для определения средней дисперсии жидкостей в лабораторных условиях.

Принцип действия прибора ИРФ-454Б основан на явлении полного внутреннего отражения света.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1.

Исследуемая жидкость помещается между двумя гранями призмы 1 и 2. Призма 2 с хорошо отполированной гранью АВ является измерительной, а призма 1 с матовой гранью А1В1 — осветительной. Лучи от источника света падают на грань А1С1, преломляются, падают на матовую поверхность А1В1 и рассеиваются этой поверхностью.

Затем они проходят слой исследуемой жидкости и попадают на поверхность АВ призмы 2.

Рис. 1.

По закону преломления

, где и — углы преломления лучей в жидкости и призме соответственно.

При увеличении угла падения

угол преломления также увеличивается и достигает максимального значения , когда , т. е. когда луч в жидкости скользит по поверхности АВ. Следовательно, . Таким образом, выходящие из призмы 2 лучи ограничены определенным углом .

Лучи, идущие из жидкости в призму 2 под большими углами претерпевают полное внутреннее отражение на границе раздела АВ и не проходят через призму.

На рассматриваемом приборе исследуются жидкости, показатель преломления

которых меньше показателя преломления призмы 2, следовательно, лучи всех направлений, преломившиеся на границе жидкости и стекла, войдут в призму.

Очевидно, часть призмы, соответствующая не прошедшим лучам будет затемненной. В зрительную трубу 4, расположенную на пути выходящих из призмы лучей, можно наблюдать разделение поля зрения на светлую и темную части.

Поворачивая систему призм 1-2, совмещают границу раздела светлого и темного поля с крестом нитей окуляра зрительной трубы. Система призм 1-2 связана со шкалой, которая отградуирована в значениях показателя преломления.

Шкала расположена в нижней части поля зрения трубы и при совмещении раздела поля зрения с крестом нитей даёт соответствующее значение показателя преломления жидкости

.

Из-за дисперсии граница раздела поля зрения в белом свете будет окрашена. Для устранения окрашенности, а также для определения средней дисперсии исследуемого вещества служит компенсатор 3, состоящий из двух систем склеенных призм прямого зрения (призм Амичи).

Показатель преломления абсолютный - Справочник химика 21

    Показатель преломления. Различают абсолютный и относительный показатель преломления. Абсолютный показатель преломления — отношение скорости света в вакууме (с = 2,997925-10 м/с) к скорости света в водороде. Относительный показатель преломления — отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света во второй среде, в которой лучи света преломляются. Численно показатель преломления равен отношению синуса угла падения лучей к синусу угла их преломления. Показатель преломления водорода зависит от длины волны света, т. е. от его цвета. Более коротким волнам соответствуют большие значения коэффициента преломления таким образом, оптическая плотность возрастает при переходе от длинных волн к коротким. [c.156]
    АБСОЛЮТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ГАЗОВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ [c.1036]

    Различают абсолютный и относительный показатели преломления. Абсолютный показатель преломления определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде п — [c.105]

    Абсолютный показатель преломления при нормальных условиях.......... 1,0002936 [c.24]

    В отличие от других абсолютных методов в оптическом способе определение температурного градиента основано на использовании температурной зависимости показателя преломления жидкости. В этом методе оригинальным путем исключается необходимость измерения температур поверхностей нагревателя и холодильника, а также расстояния между ними. [c.59]

    Абсолютный показатель преломления N — это отношение скорости Со распространения света в вакууме к скорости с его распространения в данной среде  [c.586]

    Абсолютные показатели преломления некоторых газов и паров при нормальных условиях [c.904]

    Ошибки при определении абсолютной величины показателей преломления. Абсолютная величина показателя преломления воды до сих пор известна не точнее, чем до нескольких единиц пятого десятичного знака. На эту величину расходятся между собой данные разных заслуживающих доверия измерений при 20° С для желтого света натрия. Значительно больше (уже в четвертом знаке) расхождения для других длин волн и при других температурах [7], так что систематическую ошибку, вносимую величиной щ в показатель преломления раствора, можно оценить примерно в 1 10 . Она значительно больше других ошибок, почему основные результаты измерений, в отличие от общепринятого, даны ниже в виде разности А. [c.154]

    Показатель преломления увеличивается с плотностью, например, при понижении температуры, но так, что молекулярная рефракция остается неизменной. Если табличные данные относятся к измерениям в абсолютном бензоле, то можно приписать некоторое увеличение ре и Пе, примеси к бензолу воды или другого веще ства с большей плотностью, чем бензол. Труднее допустить систематическую ошибку за счет прибора ИРФ-22, при помощи которого производили измерения пь, именно из-за симбатности повыше- [c.11]

    Определить показатель преломления по абсолютному значению угла ф — фо, пользуясь таблицами перевода угла ф — ф в показатель преломления (таблицы прилагаются к прибору). Результаты измерений и вычислений показателя преломления записать в виде таблицы по образцу. [c.89]

    Скорость распространения света в разных средах различна. Этим обстоятельством объясняется явление преломления света, т. е. отклонения световых лучей от первоначального направления на границе раздела двух сред. Преломление света оценивается абсолютным и относительным показателями преломления света. [c.362]


    Согласно волновой теории света, абсолютный показатель преломления — это отношение скорости света с в пустоте к скорости света [c.255]

    Отсюда относительный показатель преломления ( 2-1) —это отношение скоростей распространения световых волн в двух средах или с учетом (15.12) отношение абсолютных показателей преломления двух сред  [c.255]

    Приступая к установлению строения вещества по молекулярной рефракции, следует прежде всего обеспечить необходимую точность исходных данных. Экспериментальные величины показателя преломления и плотности должны иметь Точность до нескольких единиц четвертого десятичного знака, легко достижимую на обычных лабораторных рефрактометрах предельного угла и при работе с пикнометрами объемом более 1—2 мл с термостатиро-ванием до 0,ГС. Абсолютное значение температуры несущественно, но обе величины (п и с1) обязательно должны быть измерены при одинаковой [c.197]

    Абсолютная точность температур кипения. Определенных Хенне, составляет +0,01° С. Плотности определялись при помощи пикнометров обычным способом абсолютная точность этих определений составляет + 0,0002. Показатели преломления определялись при помощи рефрактометра Аббе специальной конструкции, сис обного измерять показатель преломления до нижнего предела 1,12. Абсолютная точность измерения составляет +0,0004. Результаты приводятся в табл. 3. [c.74]

    Рефрактометрия — метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении показателя преломления N или разницы показателей преломления веществ. Показатель преломления — постоянная величина для каждого вещества (подобно температуре плавления, удельному весу, молярному коэффициенту поглощения и др.) и таким образом характеризует данное вещество. Различают абсолютный N и относительный п показатели преломления. Свет как электромагнитное излучение при прохождении через какую-либо среду взаимодействует с частицами вещества [c.795]

    Таким образом, абсолютный (по отношению к вакууму) показатель преломления воздуха N и относительный п связаны между собой зависимостью [c.796]

    При получении веществ заданного строения по давно известным и многократно проверенным методикам при соблюдении всех условий синтеза идентификация полученных продуктов заключается только Б определении некоторых констант после соответствующей очистки. Такими константами являются для жидких веществ температура кипения при нормальном или другом, но вполне определенном давлении, абсолютная илн относительная плотность при стандартной температуре, показатель преломления нри указанной длине волны падающего света и т. д. Для твердых (при обычных условиях) веществ такой константой служит температура плавления, сравнительно мало зависящая от давления. Однако для подтверждения чистоты вещества можно использовать во многих случаях н температуру кипения прн определенном давлении. Чистоту полученного вещества часто подтверждают тонкослойной хроматографией, если разработаны условия ее проведения. Таким образом, идентификация полученного но проверенной методике вещества сводится по сути дела к оценке его чистоты. [c.63]

    Германий (Ge) 2-11,5 4,00 22 Самый ВЫСОКИЙ среди известных материалов показатель преломления и абсолютная нерастворимость Хрупкий, рассыпается под давлением [c.255]

    Должна быть хорошо известна кривая равновесных состояний жидкой и паровой фаз, а оба компонента должны быть доступны в абсолютно чистом виде. Анализ их смесей должен осуществляться достаточно просто (например, измерением показателя преломления или плотности). Перечень [c.221]

    Показателем преломления (п) называют отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в испытуемом веществе. Это абсолютный показатель преломления. На практике определяют так называемый относительный показатель преломления, т. е. отношение скорости распространения света в воздухе к скорости распространения света в испытуемом веществе. [c.29]

    Абсолютные методы дают непосредственно значение молекулярной массы или степени полимеризации, причем в расчетное уравнение, наряду с легко определяемыми константами, такими, как плотность, показатель преломления и т. д., входят только универсальные константы — газовая постоянная или число Авогадро. [c.72]

    Теневой метод Теплера известен в баллистике и технологии стекла просто как шлирен-метод. Ему всегда отдают предпочтение, если, например, необходимо определить положение ударных волн или неоднородностей в стеклянных пластинках, но не требуется подробных данных об абсолютных величинах показателей преломления. Ио чувствительности этот метод превосходит другие, в том числе интерференционные методы, и иногда является единственно возможным оптическим методом, напрнмер в случае очень малых градиентов показателя преломления, свойственных процессам, протекающим в разреженных газах. [c.64]

    Абсолютный показатель преломления определяется как отношение скорости света в вакууме С к скорости света в среде V. Если абсолютный показатель преломления среды I — ni, а среды И — пг, то Л2-1 = Л2/Л1. Показатель преломления воздуха [c.73]


    Абсолютным показателем преломления света N) для данного вещества [c.362]

    Анализ продуктов ректификации. Температура кипения органических веществ не является абсолютным критерием чистоты продукта. Поэтому определяют показатель преломления жидкостей и вычисляют молярную рефракцию УИ/  [c.122]

    Принцип, на котором основан описываемый аргентометрический метод определения тиолов, и независимость от примесей, позволяют заключить, что воспроизводимость результатов высока. Исследованные пробы не были химически чистыми, и можно было ожидать, что содержание, по данным анализа, будет ниже 100%, как оно и оказалось в действительности. Для установления абсолютной точности следовало бы проанализировать чистые тиолы. Была сделана попытка очистить бутантиол перегонкой в атмосфере азота. Была выделена и далее проанализирована последняя фракция температура кипения 98,0—98,3°С (атмосферное давление), показатель преломления 1,4425, 1,43 29, вычисленное содержание серы 35,57%, найденное по Кариусу 35,50%. Навеску такого вещества растворяли в керосине и титровали аликвотную часть (10 мл). [c.540]

    При попадании света на любую молекулу в прозрачной среде скорость его прохождения через среду уменьшается из-за взаимодействия с молекулой. В большом масштабе это явление ответственно за преломление света, причем уменьшение скорости пропорционально показателю преломления среды. Степень взаимодействия зависит от поляризуемости молекулы. Плоскополя-ризованный свет можно рассматривать как состоящий из двух видов циркулярно поляризованного света. Последний имеет (или должен иметь, если рассмотреть его как волну) вид спирали, закрученной вокруг оси движения света, причем одна спираль левая, а другая правая. До тех пор пока плоскополяри-зованный свет проходит через симметричную среду, две циркулярно поляризованные составляющие имеют одинаковую скорость. Однако хиральная молекула проявляет различную полярность в зависимости от того, с какой стороны на нее падает свет, с левой или с правой. Одна циркулярно поляризованная составляющая света подходит к молекуле, скажем, слева и встречает иную поляризуемость, чем справа, поэтому замедление происходит в разной степени (в крупных масштабах это выражается в разных показателях преломления). Это означает, что левая и правая составляющие циркулярно поляризованного света должны иметь различную скорость прохождения через среду. Однако две составляющие одного пучка света не могут двигаться с разной скоростью, поэтому в действительности более быстрая составляющая тянет другую к себе, что приводит к вращению плоскости. Такое явление можно описать математическим выражением и в принципе можно рассчитать величину и знак вращения для любой молекулы (что служит еще одним способом определения абсолютной конфигурации). При этом необходимо использовать волновое уравнение и помнить его ограничения, рассмотренные в гл. 1. Практически величина и знак вращения были рассчитаны лишь для нескольких молекул, причем правильных результатов было не меньше, чем ошибочных. На основании данных о рефракции связей и поляризуемости групп были разработаны эмпирические методы прогнозирования величины и знака вращения [60]. Во многих случаях эти методы дают вполне удовлетворительные результаты. [c.151]

    С ПОМОЩЬЮ прямой, построенной в координатах Нс1х- с в соответствии с уравнением (V. 31), можно определить 1/М и Ла.Этот метод является абсолютным, не требующим калибровки, так как в константу Дебая Н входят либо известные величины X, Я, N а, либо и показатель преломления раствора равным показателю и )еломления растворителя, п = По. Производная с1п1с1с должна быть измерена с большой точностью [в уравнение (У.32) входит ее [c.264]

    Интересное явление возникает, если свет, распространяющийся в какой-либо среде, падает на границу раздела этой среды со средой, оптически менее плтной, т.е. имеющей меньший абсолютный показатель преломления. Здесь также доля отраженной энергии возрастает с увеличением угла падения, однако возрастание идет по иному закону [1] начиная с некоторого угла падения, вся свеЧ)Овая энергия отражается от границы раздела. Это явление носит название полного внутреннего отражения. [c.82]

    Состав фракций нефти, кипящих до 100°, известен довольно точно. Вследствие большого числа изомеров полный анализ фракций, кипящих выше 100°, невозможен, хотя отдельные простейшие ароматические углеводороды еще могут быть идентифицированы. Чтобы определить относительные количества парафинов, нафтенов и ароматических углеводородов в высших фракциях нефти, обычно пользуются методом Уотермена [4]. По этому методу сначала находят содержание ароматических углеводородов гидрированием или определением анилиновой точки после гидрирования находят по удельному весу и показателю преломления соотношение между нафтенами и парафинами. Метод Уотермена не дает возможность определять абсолютное количество углеводородов тем не менее он является наилучшим из всех разработанных методов. [c.28]

    Поместить 1,5 мл исследуемой жидкости в стакан, приклеенный к призме. Установить температуру в ультратермостате по термометру на рефрактометре. Надеть деревянчую колодку на стакан с исследуемой жидкостью и опустить в нее обогревательное приспособление, через которое протекает вода из ультратермостата. Определить нуль шкалы рефрактометра, для чего открыть заслонку справа от лампы подсвет-кп 7 (см. рис. 38), ослабить стопорный винт и установить светлый квадрат на правой части поля зрения между штрихами перекрестия, зажать стопорный винт и точно совместить риски на квадрате с перекрестием (рис. 40, а). Произвести отсчет фо по спиральному окулярмикрометру. Измерить угол ф, для чего ослабить стопорный винт зрительной трубы, подвести перекрестие в поле окуляра к верхней части изображения спектральной линии, завернув стопорный винт, микрометрическим винтом установить перекрестие точно на верхнюю часть изображения спектральной линии (рис. 40, б). Определить показатель преломления по абсолютному значению угла ф1—фь, пользуясь таблицей, приложенной к прибору. Результаты измерений и вычислений показателя преломления записать в таблицу по образцу  [c.89]

    Ацеталь а-бромкоричного альдегида. В колбу емкостью 250 мл помещают 45 г (0,21 моля) а-бромкоричного альдегида, 50 мл (0,3 моля) этилового эфира ортомуравьиной кислоты , 40 мл абсолютного этилового спирта и 0,5 г хлористого аммония. Смесь кипятят в течение получаса, после чего ее переносят в специальную колбу Клайзена ( Синт. орг. преп.л, сб. 1, стр. 142, рис. 8) и при атмосферном давлении отгоняют низко кипящие компоненты прн постепенном повышении температуры банн до 150° (примечание 2), Выход ацеталя с т. кин. 146—149° (5 мм) и показателем преломления о 1,5500 составляет,,50—52 г (82—86% теоретич.). [c.445]

    Оптические методы. Метод основан па зависимости между плотностью р исследуемой среды и абсолютным показателем преломления я=,Спак/с (с —скорость света в исследуемой среде Свак — скорость света в вакууме). Зависимость р(и) для общего случая дается формулой Лоренца  [c.415]


Индекс преломления

- GeeksforGeeks

Наблюдая за некоторыми очень распространенными оптическими явлениями, которые окружают нас или происходят вокруг нас, мы можем сделать вывод, что лучи света движутся по прямым линиям. Когда-то в двадцатую эпоху популярная волновая теория света часто становилась неадекватной или неуместной для случаев взаимодействия света с материей, и свет часто ведет себя как поток или система частиц. Это обсуждение и споры об истинной природе света продолжались в течение многих лет, пока не появилась современная квантовая теория света, в которой, наконец, свет не имеет ни «волны», ни «частицы» в природе - новая теория намеревается связать частицы света с его волновой природой.В этой статье кратко и легко объясняется преломление света, проходящего через различные среды, с использованием прямолинейного распространения световых лучей.

Refraction of Light

Иногда кажется или наблюдается, что когда световые лучи проходят наклонно из одной среды в другую, путь или направление распространения света в другой или второй среде каким-то образом изменяется. Это определенное явление известно как преломление света. Это очень простыми словами описывает изменение скорости или скорости света, когда он идет или перемещается из одной среды в другую.Преломление света зависит от скорости материальной среды, которую мы используем, и природы другой среды, из которой исходит свет. Для этого также существуют определенные законы, которым следует это явление преломления. Наблюдаемое изменение скорости или скорости световых лучей вызывает рефракцию.

Преломление через две разные среды или среды показано выше. Луч света изменил свой путь при переходе от воздуха к стеклу, и он снова изменится, когда произойдет обратное.

Законы преломления

Ниже приведены два закона преломления: при виде преломления свет следует, а то, что мы видим, является преломленным изображением, сформированным из объекта.



  • преломленный луч, падающий или то, что мы называем наклонно падающим лучом, и нормальный луч в точке падения будут стремиться лежать вместе в одной плоскости.
  • Во-вторых, соотношение sin угла падения и преломления является постоянным или имеет определенное значение, которое определяется или называется закон Снеллиуса .
  • = константа
  • Где i = угол падения, r = угол преломления, постоянное значение, которое зависит от показателей преломления двух взятых сред. Это их соотношение и безразмерно.

Показатель преломления

Показатель преломления - это прежде всего безразмерная величина. Показатель преломления или, другими словами, показатель преломления позволяет нам узнать, насколько быстро свет проходит через материальную среду. Показатель преломления дает представление о скорости света при движении в другой среде.Всякий раз, когда свет, который имеет тенденцию перемещаться наклонно из одной среды в другую, меняет свое направление при переходе из другой, степень изменения направления световых лучей - это то, что мы говорим и вычисляем как показатель преломления. Соотношение скоростей или скорости света в различных средах дает показатель преломления.

Показатель преломления бывает двух типов:

  1. Абсолютный показатель преломления
  2. Относительный показатель преломления

Тип показателя преломления зависит от двух сред, в которых распространяется свет.Абсолютный показатель преломления имеет одну материальную среду и одну - вакуум, в котором скорость света составляет 3 × 10 8 м / с. Относительный показатель преломления - это относительное изменение скорости или скорости света при перемещении из одной данной среды в другую.

При переходе от более редкой среды к более плотной световые лучи имеют тенденцию отклоняться в сторону нормали, а если лучи переходят от более плотной среды к более редкой, то в точке падения они отклоняются от нормали.

Абсолютный показатель преломления

Для рассматриваемой материальной среды показатель преломления наблюдается или считается отношением между скоростью или скоростью света в вакууме (c) и скоростью света в предоставленной материальной среде (v) на который он падает.Показатель преломления или показатель преломления для среды представлен или обозначается маленьким n и определяется следующей формулой:

Где c = скорость или скорость света в вакууме, v = скорость или скорость света в вакууме. предоставленный носитель.

Скорость или то, что мы называем скоростью света в вакууме, составляет 3 × 10 8 м / с. Его скорость в воздухе также почти такая же, как и в вакууме, с минимальной разницей. Следовательно, при перемещении из воздуха в среду скорость принимается равной только 3 × 10 8 м / с.Абсолютный показатель преломления, как следует из названия, дает нам приблизительную оценку оптической плотности данного материала.


Следующая таблица дает представление о различных показателях преломления сред. Материал с более высоким показателем преломления оптически плотнее, чем материал с низким показателем преломления, который становится более редкой средой. Материал, имеющий более высокую оптическую плотность, не означает, что он имеет большую массу по объему, поскольку это две разные величины. Например, керосин имеет более низкую плотность, чем вода, но он оптически плотнее воды, поскольку мы видим, что у него более высокое значение показателя преломления, равное 1.44, чем вода 1,33.

Приложения

  • Дает представление об абсолютном показателе преломления многих материальных сред, кроме вакуума и воздуха, чтобы мы могли использовать его для выполнения лабораторных работ.
  • Используется в промышленности для производства определенных химикатов с известными показателями преломления материалов.
  • Они используются в фармацевтической промышленности для приблизительной оценки оптической плотности химических веществ.
  • Значения абсолютного показателя преломления широко используются для различения оптически более плотных и более редких сред.

Относительный показатель преломления

Относительный показатель преломления относится к показателю преломления одной материальной среды по отношению к другой. Приведенные скорости света в различных средах могут дать относительный показатель преломления следующим образом, если первая среда не является вакуумом:

n 21 = показатель преломления скорости света в материальной среде 2 относительно скорость или скорость света в среде 1.

Точно так же мы можем также вычислить показатель преломления 1 относительно 2.Из-за отношения скорости света в среде 2 к скорости света в среде 1.

При переходе от более редкой среды к более плотной, луч света отклоняется к нормали и наоборот, луч света при перемещении от более плотной среды к более плотной. реже отклоняется от нормы. Как можно наблюдать и видеть, что показатель преломления льда ниже, чем у керосина, поэтому световой луч после перехода от льда к керосину отклонился к нормали, и поэтому их соотношение может дать нам относительный показатель преломления.

Приложения

  • Он широко используется или применяется для идентификации конкретного вещества, подтверждения его чистоты или измерения заданной концентрации.
  • Обычно он используется для измерения концентрации растворенного вещества в водном растворе. Например, раствор сахара, его показатель преломления можно использовать для определения содержания сахара.
  • Его также можно использовать для определения концентрации лекарственного средства в фармацевтической или фармацевтической промышленности.
  • Он широко используется для расчета фокусирующей силы различных линз и рассеивающей способности призм.
  • Также он обычно применяется для оценки теплофизических свойств многих углеводородов и нефтяных смесей.

Примеры вопросов

Вопрос 1: Каково постоянное значение, если задан угол преломления 15 ° и угол падения 32 °?


Решение:

Как мы знаем,

= константа

Учитывая sin i = sin 32 ° и sin r = sin 15 °

Подставляя соответствующие значения заданных углов из таблицы журнала, мы получаем

= 0.84

Следовательно, константа для приведенных выше значений равна 0,84.

Вопрос 2: Каково значение sin угла падения, если угол преломления задан равным 35 °? Предполагается, что константа равна 1,34.

Решение:

Как мы знаем,


= константа

Данная константа имеет значение = 1,34 и sin r = sin 35 ° = 0,57

Подставляя соответствующие значения углов из таблицы журнала, мы получаем

Следовательно, sin i = 1.34 × 0,57

Следовательно, sin i = 0,763

Следовательно, sin угла падения или sin i = 0,763.

Вопрос 3: Каково постоянное значение, если угол падения составляет 45 °, а угол преломления задан равным 30 °?

Решение:

Как мы знаем,

= константа

Учитывая sin i = sin 45 ° и sin r = sin 30 °

Помещая соответствующие значения заданных углов из таблицы журнала, мы получаем

Следовательно, значение константы оказывается равным 1.44.

Вопрос 4: Вычислите скорость света в воде, а также во льду. Абсолютный показатель преломления льда составляет 1,31, а воды - 1,53. В какой среде самая высокая скорость?

Решение:

Как известно,

Где показатель преломления воды n = 1,53, c = 3 × 10 8 м / с


Отсюда , скорость света в воде равна v w = 1.96 × 10 8 м / с.

Во втором случае, когда показатель преломления льда n = 1,31, c = 3 × 10 8 м / с


Следовательно, скорость или скорость света во льду равна v i = 2,29 × 10 8 м / с.

Следовательно, скорость света в случае льда больше, чем в воде.

Вопрос 5: Рассчитайте скорость света в бензоле. Абсолютный показатель преломления бензола равен 1.50.

Решение:

Как мы знаем, мы можем рассчитать показатель преломления по следующей формуле:

Где показатель преломления бензола n = 1,50, c = 3 × 10 8 м / с

Следовательно, скорость или скорость света в керосине равна v b = 2 × 10 8 м / с

Вопрос 6: Скорость света в керосине равна 2,08 × 10 8 м / с, а в воде - 1.96 × 10 8 м / с . По приведенным значениям рассчитайте или найдите показатель преломления керосина по отношению к водной среде.

Решение:

Как известно,

Дано`` м / с.


Следовательно, коэффициент преломления керосина по отношению к воде второй среды составляет 0,94.

Вопрос 7: Скорость света в стекле 1,97 × 10 8 м / с , а в воде 1.96 × 10 8 м / с. Ссылаясь на вышесказанное, вычислите или найдите показатель преломления воды по отношению к стеклу.

Решение:

Как известно,

Задано, м / с.

Следовательно, показатель преломления стекла по отношению к воде равен 1,005.

Вопрос 8: Скорость света в керосине составляет 2,08 × 10 8 м / с, а в стекле - 1,97 × 10 8 м / с.Рассчитайте показатель преломления стекла по отношению к керосину.

Решение:

Как известно,

Задано, м / с, м / с.

Следовательно, показатель преломления стекла по отношению к керосину равен 1,05.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Примите участие в экзамене на получение стипендии для курса «Первый шаг к DSA» для учащихся 9–12 классов .


Преломление света, закон Снеллиуса, факторы, влияющие на абсолютный показатель преломления среды

Показатель преломления света можно использовать при анализе луча белого света на его компоненты с разными длинами волн из-за разницы абсолютного показателя преломления в зависимости от длины волны падающего светового луча, поэтому белый свет рассеивается на его составляющие (семь цвета, различающиеся по длине волны), и это видно по мыльным пузырям.

Преломление света

Когда световой луч падает на разделяющую поверхность между двумя прозрачными средами, различающимися по оптической плотности, Очень небольшая часть света поглощается второй средой, Часть светового луча отражается в первой среде, Другая часть проходит к Вторая среда меняет свое направление, и это явление известно как преломление света.

Условия рефракции
  1. Две прозрачные среды должны отличаться по оптической плотности (скорость света в двух средах разная).
  2. Луч света не должен падать перпендикулярно разделяющей поверхности (угол падения ноль).

Преломление света - это изменение направления пути света, когда он проходит через две прозрачные среды, различающиеся по оптической плотности, Угол преломления - это ограниченный угол между преломленным световым лучом и нормальной линией в точке падения на свет. разделяющая поверхность двух сред. Оптическая плотность - это способность среды преломлять световые лучи, когда они проходят через нее.

Преломление света

Преломление света подчиняется двум законам:

Первый закон: Отношение между синусом угла падения (sin Φ) в первой среде к синусу угла преломления (sin Θ) во второй среде равно отношению скорости света ( V 1 ) в первой среде до скорости света (V 2 ) во второй среде.

Это соотношение является постоянным для двух сред и называется относительным показателем преломления 1n2.

1 n 2 = sin Φ / sin Θ = V 1 / V 2

Второй закон: падающий световой луч, преломленный световой луч и нормальная линия в точке падения лежат в одной плоскости, которая перпендикулярна разделяющей поверхности между двумя средами.

Из первого закона: грех Φ = грех Θ

При построении зависимости между sin Φ, sin Θ мы получаем прямую линию, ее наклон представляет собой относительный показатель преломления между двумя средами.

Наклон = sin Φ / sin Θ = 1 n 2

Относительный показатель преломления между двумя средами ( 1n2 ) - это отношение между синусоидальным углом падения в первой среде и углом преломления во второй среде, или это соотношение между скоростью света в первая среда до скорости света во второй среде.

Когда относительный показатель преломления между стеклом и водой = 0.86, это означает, что отношение скорости света в стекле к скорости света в воде = 0,86.

Факторы, влияющие на относительный показатель преломления двух сред:
  1. Длина волны падающего светового луча.
  2. Скорость света в падающей среде (тип падающей среды).
  3. Скорость света в преломляющей среде (тип преломляющей среды).
Абсолютный показатель преломления среды

Если луч света проходит из пространства или воздуха в любую другую прозрачную среду, отношение между синусом угла падения в пространство (sin Φ) и синусом угла преломления в среде (sin Θ) равно отношению Между скоростью света в пространстве (c) и скоростью света (v) в среде это отношение является постоянным для среды и называется абсолютным показателем преломления среды (n).

n = sin Φ / sin Θ = V 1 / V 2

Абсолютный показатель преломления среды (n) - это отношение между синусоидальным углом падения в пространство и синусоидальным углом преломления в среде, или это соотношение между скоростью света в пространстве и скоростью. света в среде.

Абсолютный показатель преломления любой среды всегда больше единицы, потому что скорость света в пространстве больше, чем его скорость в любой другой среде, Абсолютный показатель преломления не имеет единиц измерения, потому что это соотношение между две одинаковые физические величины.

Абсолютный показатель преломления среды обратно пропорционален скорости света в этой среде (n ∝ 1 / v). При построении зависимости между (sin Φ) в воздухе и (sin Θ) в любой среде мы получаем прямая линия, ее наклон представляет собой абсолютный показатель преломления (n) для данной среды.

Наклон = sin Φ / sin Θ = n

Когда абсолютный показатель преломления среды = 1,5, это означает, что отношение скорости света в пространстве к скорости света в этой среде равно 1.5.

Факторы, влияющие на абсолютный показатель преломления среды

Длина волны падающего светового луча, где абсолютный показатель преломления различается в зависимости от длины волны падающего светового луча, поэтому белый свет рассеивается на его компоненты (семь цветов, различающихся по длине волны), что можно увидеть в мыле. пузыри.

Соответственно, явление преломления света можно использовать для рассеивания белого света на его компоненты с разными длинами волн. Скорость света в этой среде (тип среды).

Связь между относительным показателем преломления и абсолютным показателем преломления

n = c / v, v = c / n ∴ v 1 / v 2 = n 2 / n 1

1 n 2 = v 1 / v 2

1 n 2 = n 2 / n 1

Относительный показатель преломления между двумя средами равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды.

Закон Снеллиуса

Из первого закона преломления:

1n2 = sin Φ / sin Θ, 1n2 = n 2 / n 1

sin Φ / sin Θ = n 2 / n 1

n 1 sin Φ = n 2 sin Θ

Закон Снеллиуса: Абсолютный показатель преломления для среды, умноженный на синус угла падения, равен абсолютному показателю преломления среды, умноженному на синус угла преломления.

Когда световой луч падает перпендикулярно на разделяющую поверхность, он не претерпевает никакого преломления в соответствии с законом Снеллиуса (n 1 sin Φ = n 2 sin Θ), когда световой луч обычно падает на разделяющую поверхность между двумя средами (Φ = 0 °), тогда n 2 sin Θ = 0 и угол преломления (Θ = 0 °).

Объяснение рефракции

Когда световой луч падает с оптически менее плотной среды на более плотную (от воздуха к стеклу), световой луч преломляется, приближаясь к нормальной линии.

Это похоже на автомобиль, в котором одно колесо проходит через илистую почву, что заставляет его замедляться, а другое остается свободным на асфальтированной дороге. Таким образом, автомобиль меняет направление.

Происходит обратное, например, при преломлении от более оптически плотной среды к менее плотной. Преломленный луч преломляется от нормали.

Каковы причины и использование преломления света?

Свойства световых волн, анализ белого света, цветовой спектр и интенсивность света

Типы и законы отражения света, регулярное и нерегулярное отражение света

Свойства световой интерференции и дифракции света

Эффекты преломления света, Закон преломления света, Мираж и видимые положения объектов

[Решено] Если абсолютные показатели преломления стекла и воды равны 3

Вопрос:

(Просмотр на хинди)

Бесплатная практика с пробными тестами из тестовой тетради

Опции:

Правильный ответ:

Вариант 4 (решение ниже)

Этот вопрос ранее задавали в

NDA (Дата проведения: 23 апреля 2017 г.) Тест на общие способности, документ за предыдущий год

Airforce Group X 13 июля 2021 г., смена 1, документ из памяти

Решение:

Скачать вопрос с решением PDF ››

КОНЦЕПЦИЯ :

Показатель преломления:

  • Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде называется показателем преломления этой среды.
  • Его еще называют абсолютным показателем преломления.

\ ({\ rm {Refractive \; index \;}} \ left (\ mu \ right) = {\ rm {\; \;}} \ frac {{Скорость \; света \; в \ ; Vacum \ left (C \ right)}} {{Скорость \; of \; light \; in \; a \; medium \ left (v \ right)}} \)

Относительный показатель преломления:

  • Когда световой луч проходит из одной среды (кроме вакуума) в другую среду, значение показателя преломления называется относительным показателем преломления.

\ ({\ rm {Refractive \; index \; of \; medium \;}} 1 {\ rm {\; с \; уважением \; к \; средним \;}} 2 {(n_ {21} )} = {\ rm {\;}} \ frac {{\; refractive \; index \; of \; medium \; 1 {(n_1)}}}} {{\; Refractive \; index \; of \; средний \; 2 {(n_2)}}} \)

РАСЧЕТ :

Учитывая это,

  • Показатели преломления стекла

⇒ n 1 = 3/2

  • Показатели преломления воды

⇒ n 2 = 4/3

  • Для показателя преломления стекла (n 1 ) составляет

\ (⇒ {n_1} = \ frac {3} {2} = \ frac {c} {{{v_1}}} ⇒ c = \ frac {3} {2} {v_1} \)

  • Для показателя преломления воды (n 2 ) составляет

\ (⇒ {n_2} = \ frac {4} {3} = \ frac {c} {{{v_2}}} ⇒ c = \ frac {4} {3} {v_2} \)

  • Путем сравнения обоих уравнений
\ (⇒ \ frac {3} {2} {v_1} = \ frac {4} {3} \; {v_2} ⇒ \ frac {{{v_1}}} {{{v_2}}} = \ frac { 8} {9} \; \)
Скачать вопрос с решением PDF ››

Калькулятор показателя преломления

Калькулятор показателя преломления позволяет рассчитать показатель преломления любой среды.Это также полезный инструмент для определения скорости света в любой среде. Продолжайте читать, чтобы узнать формулу показателя преломления и узнать, как найти показатель преломления.

Определение показателя преломления

Показатель преломления, также называемый показателем преломления, описывает, как свет распространяется через среду. Это безразмерная величина, которая определяет, насколько свет изгибается (преломляется) при попадании в другую среду. По сути, преломление означает изменение скорости и длины волны.

Формула показателя преломления

Показатель преломления любой среды определяется как соотношение между скоростью света в вакууме и в исследуемой среде. Уравнение показателя преломления:

п = с / х

где:

  • c - это скорость света в вакууме - 299 792,46 км / с,
  • v - скорость света в среде, а
  • n - показатель преломления.

Типичные значения показателя преломления составляют от 1 до 2, но есть и более высокие значения.Поскольку ничто не может двигаться быстрее скорости света, не существует материалов с показателем преломления ниже 1.

Как найти показатель преломления

  1. Определите скорость света в анализируемой среде. Например, предположим, что 228 850 км / с.
  2. Разделите скорость света на это значение. 299792,46 / 228850 = 1,31 .
  3. Полученное значение является показателем преломления среды.
  4. Вы можете использовать это значение для расчета угла преломления с помощью нашего калькулятора закона Снеллиуса.

Вы также можете получить значение показателя преломления непосредственно из списка ниже.

  • Вакуум: 1 (по определению)
  • Воздух: 1.000293
  • Вода при 20 ° C: 1,333
  • Этанол: 1,36
  • Лед: 1.31
  • Алмаз: 2.419

Что характеризует абсолютный показатель преломления вещества. Какие методы определения концентрации веществ в растворе используются в атомно-абсорбционном анализе? Показатель преломления света

Преломление света - явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, меняет направление на границе этих сред.

Преломление света происходит по следующему закону:
Падающие и преломленные лучи, а также перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянной величиной для двух сред:
,
, где α - угол падения ,
β - угол преломления,
n - постоянное значение, не зависящее от угла падения.

При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Чем больше угол падения, тем больше угол преломления.
Если свет переходит из оптически менее плотной среды в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения: β
Луч света, направленный перпендикулярно границе раздела двух сред, проходит от одной среды к еще без преломления.

абсолютный показатель преломления вещества - величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде n = c / v
Величина n, входящая в закон преломления, равна называется относительным показателем преломления для пары сред.

Величина n - относительный показатель преломления среды B по отношению к среде A, а n "= 1 / n - относительный показатель преломления среды A по отношению к среде B.
При прочих равных это значение больше чем единицы, когда луч переходит из более плотной среды в менее плотную среду, и меньше единицы, когда луч проходит из менее плотной среды в более плотную среду (например, из газа или из вакуума в жидкость или Из этого правила есть исключения, поэтому среду принято называть оптически более или менее плотной, чем другую.
Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность некоторой среды B, преломляется сильнее, чем при падении на него из другой среды A; Показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным показателем преломления.

(Абсолютное - относительно вакуума.
Относительное - относительно любого другого вещества (например, того же воздуха).
Относительный показатель двух веществ - это соотношение их абсолютных показателей.)

Полное внутреннее отражение - внутреннее отражение при условии, что угол падения превышает определенный критический угол.В этом случае падающая волна полностью отражается, а значение коэффициента отражения превышает свои максимальные значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

В оптике это явление наблюдается для широкого диапазона электромагнитного излучения, в том числе рентгеновского.

В геометрической оптике явление объясняется с помощью закона Снеллиуса. Принимая во внимание, что угол преломления не может превышать 90 °, мы находим, что под углом падения, синус которого больше, чем отношение нижнего показателя преломления к большему показателю, электромагнитная волна должна полностью отражаться в первая среда.

Согласно волновой теории явления, электромагнитная волна все же проникает во вторую среду - там распространяется так называемая «неоднородная волна», которая затухает по экспоненте и не уносит с собой энергию. Характерная глубина проникновения неоднородной волны во вторую среду порядка длины волны.

Законы преломления света.

Из всего сказанного делаем вывод:
1. На границе раздела двух сред с разной оптической плотностью луч света меняет свое направление при переходе от одной среды к другой.
2. Когда луч света проходит в среду с более высокой оптической плотностью, угол преломления меньше угла падения; когда луч света проходит из оптически более плотной среды в менее плотную, угол преломления больше, чем угол падения.
Преломление света сопровождается отражением, и с увеличением угла падения яркость отраженного луча увеличивается, а яркость преломленного луча уменьшается.В этом можно убедиться, проведя эксперимент, показанный на рисунке. Следовательно, отраженный луч уносит с собой, чем больше световой энергии, тем больше угол падения.

Пусть будет MN - граница между двумя прозрачными средами, например воздух и вода, JSC - падающий луч, OV - преломленный луч, - угол падения, - угол преломления, - скорость распространения света в первой среде, - скорость распространения света во второй среде.

При решении задач в оптике часто требуется знать показатель преломления стекла, воды или другого вещества. Причем в разных ситуациях могут быть задействованы как абсолютные, так и относительные значения этой величины.

Два вида показателя преломления

Во-первых, что это число показывает: как направление распространения света меняет ту или иную прозрачную среду. Причем электромагнитная волна может исходить из вакуума, и тогда показатель преломления стекла или другого вещества будет называться абсолютным.В большинстве случаев его значение колеблется от 1 до 2. Только в очень редких случаях показатель преломления оказывается больше двух.

Если перед объектом более плотная, чем вакуумная среда, то уже говорят об относительной величине. И он рассчитывается как отношение двух абсолютных величин. Например, относительный показатель преломления жидкого стекла будет равен отношению абсолютных значений для стекла и воды.

В любом случае обозначается латинской буквой «en» - n.Это значение получается путем деления одноименных значений друг на друга, поэтому это просто коэффициент, у которого нет имени.

По какой формуле рассчитывается показатель преломления?

Если мы возьмем угол падения как «альфа» и обозначим угол преломления как «бета», то формула для абсолютного значения показателя преломления будет выглядеть так: n = sin α / sin β. В англоязычной литературе часто можно встретить другое обозначение. Когда угол падения равен i, а преломление - r.

Существует еще одна формула для расчета показателя преломления света в стекле и других прозрачных материалах. Это связано со скоростью света в вакууме и ею, но уже в рассматриваемом веществе.

Тогда это выглядит так: n = c / νλ. Здесь c - скорость света в вакууме, ν - его скорость в прозрачной среде, а λ - длина волны.

От чего зависит показатель преломления?

Определяется скоростью, с которой свет распространяется в рассматриваемой среде.В этом отношении воздух очень близок к вакууму, поэтому распространяющиеся в нем световые волны практически не отклоняются от своего первоначального направления. Поэтому, если определяется показатель преломления стекла-воздуха или какого-либо другого вещества, граничащего с воздухом, то последний условно принимается за вакуум.

Любая другая среда имеет свои особенности. У них разная плотность, своя температура, а также упругие напряжения. Все это влияет на результат преломления света веществом.

Характеристики света играют важную роль в изменении направления распространения волн. Белый свет состоит из множества цветов, от красного до фиолетового. Каждая часть спектра преломляется по-своему. Причем значение индикатора для волны красной части спектра всегда будет меньше, чем у остальных. Например, показатель преломления стекла ТФ-1 изменяется от 1,6421 до 1,67298 соответственно от красной до фиолетовой части спектра.

Примеры значений для различных веществ

Вот значения абсолютных значений, то есть показателя преломления, когда луч проходит из вакуума (который приравнивается к воздуху) через другое вещество.

Эти числа потребуются, если вам нужно определить показатель преломления стекла относительно других сред.

Какие еще величины используются при решении задач?

Полное отражение. Наблюдается при переходе света от более плотной среды к менее плотной.Здесь при определенном значении угла падения преломление происходит под прямым углом. То есть луч скользит по границе двух носителей.

Предельный угол полного отражения - это его минимальное значение, при котором свет не проникает в менее плотную среду. Меньше его - происходит преломление, а больше - отражение в ту же среду, из которой двигался свет.

Номер проблемы 1

Состояние. Показатель преломления стекла равен 1.52. Необходимо определить предельный угол, при котором свет полностью отражается от границы раздела поверхностей: стекло с воздухом, вода с воздухом, стекло с водой.

Вам нужно будет использовать данные для показателя преломления воды, приведенные в таблице. Для воздуха он принимается равным единице.

Решение во всех трех случаях сводится к расчетам по формуле:

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, где n 2 относится к среде, из которой распространяется свет, и n 1, где он проникает. .

Буква α 0 обозначает предельный угол. Значение β составляет 90 градусов. То есть его синус будет один.

Для первого случая: sin α 0 = 1 / n стекла, то предельный угол оказывается равным арксинусу стекла 1 / n. 1 / 1,52 = 0,6579. Угол 41,14 °.

Во втором случае при определении арксинуса нужно подставить значение показателя преломления воды. Доля воды 1 / n примет значение 1 / 1,33 = 0,7519. Это арксинус угла 48.75º.

Третий случай описывается соотношением n воды и n стекла. Арксинус нужно будет вычислить для дроби: 1,33 / 1,52, то есть числа 0,875. Находим значение предельного угла по его арксинусу: 61,05º.

Ответ: 41,14º, 48,75º, 61,05º.

Номер проблемы 2

Состояние. Стеклянная призма погружается в сосуд с водой. Его показатель преломления - 1,5. Призма основана на прямоугольном треугольнике. Большая нога перпендикулярна низу, а вторая параллельна ему.Луч света обычно падает на верхнюю грань призмы. Каким должен быть наименьший угол между горизонтально расположенной ножкой и гипотенузой, чтобы свет достиг ножки, перпендикулярной дну сосуда, и вышел из призмы?

Чтобы луч вышел из призмы описанным образом, он должен падать под ограниченным углом на внутреннюю грань (ту, которая является гипотенузой треугольника в сечении призмы). По построению этот предельный угол оказывается равным искомому углу прямоугольного треугольника.Из закона преломления света получается, что синус предельного угла, деленный на синус 90 градусов, равен отношению двух показателей преломления: воды к стеклу.

Расчет приводит к следующему значению предельного угла: 62º30´.

Лабораторная работа

Преломление света. Измерение показателя преломления жидкости

с помощью рефрактометра

Цель работы : углубление понимания явления преломления света; изучение методики измерения показателя преломления жидких сред; изучение принципа работы с рефрактометром.

Оборудование : рефрактометр, растворы хлорида натрия, пипетка, мягкая ткань для протирки оптических частей приборов.

Теория

Законы отражения и преломления света. Показатель преломления.

На границе раздела сред свет меняет направление распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т.е. свет отражается. Если вторая среда прозрачна, то часть света при определенных условиях проходит через границу раздела сред, меняя, как правило, направление распространения.Это явление называется преломлением света. (рис. 1).

Рис. 1. Отражение и преломление света на плоской границе раздела двух сред.

Направление отраженных и преломленных лучей при прохождении света через плоскую границу раздела двух прозрачных сред определяется законами отражения и преломления света.

Закон отражения света. Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом, а нормаль восстановлена ​​к плоскости разделения сред в точке падения.Угол падения равен углу отражения
.

Закон преломления света. преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом, а нормаль восстановлена ​​к плоскости разделения сред в точке падения. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β существует постоянное значение для этих двух сред, называемое относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой:

Относительный показатель преломления две среды равно отношению скорости распространения света в первой среде v 1 к скорости света во второй среде v 2:

Если свет идет из вакуума в среду , то показатель преломления среды относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления этой среды и равен отношению скорости света в вакууме с к скорости света в данной среде v:

Абсолютные показатели преломления всегда больше единицы; для воздуха n взят за единицу.

Относительный показатель преломления двух сред можно выразить через их абсолютные показатели n 1 и n 2 :

Определение показателя преломления жидкости

Для быстрого и удобного определения показателя преломления жидкостей существуют специальные оптические приборы - рефрактометры, основной частью которых являются две призмы (рис. ): вспомогательный и т. д., один и измерительный Ex.2. Испытательная жидкость заливается в зазор между призмами.

При измерении индикаторов можно использовать два метода: метод скользящего луча (для прозрачных жидкостей) и метод полного внутреннего отражения (для темных, мутных и цветных растворов). В данной работе мы используем первый из них.

В методе скользящего луча свет от внешнего источника проходит через грань AB призмы Ex. 1, рассыпается на своей матовой поверхности AS и затем через слой исследуемой жидкости проникает в призму Ex.2. Матовая поверхность становится источником лучей во всех направлениях, поэтому ее видно сквозь грань E F призмы Ex. 2. Однако край AS может быть виден через E F только под углом, превышающим некоторый предельный минимальный угол i ... Значение этого угла однозначно связано с показателем преломления жидкость находится между призмами, что и происходит с основной идеей конструкции рефрактометра.

Рассмотрим прохождение света через поверхность EF нижняя измерительная призма Ex. 2. Как видно из рис. 2, применяя дважды закон преломления света, можно получить два соотношения:

(1)

(2)

Решая эту систему уравнений, легко прийти к выводу, что показатель преломления жидкости

(3)

зависит от четырех величин: Q , р , r 1 и и ... Однако не все они независимы. Например,

r + с = R , (4)

где R - угол преломляющей призмы Ex. 2 ... Кроме того, задавая угол Q максимальное значение 90 °, из уравнения (1) получаем:

(5)

Но максимальное значение угла r , , как видно из рис.2, а соотношения (3) и (4) соответствуют минимальным значениям углов i и r 1 , тех. i мин. и r мин .

Таким образом, показатель преломления жидкости для случая «скользящих» лучей связан только с углом i ... В этом случае существует минимальное значение угла i , , когда линия AS все еще наблюдается, то есть в поле зрения, она кажется зеркально белой. При меньших углах обзора край не виден, и это место кажется черным в поле зрения.Поскольку телескоп устройства захватывает относительно широкую угловую зону, в поле зрения одновременно наблюдаются светлые и черные области, граница между которыми соответствует минимальному углу наблюдения и однозначно связана с показателем преломления жидкости. Используя окончательную формулу расчета:

(ее вывод не приводится) и ряд жидкостей с известными показателями преломления, можно откалибровать прибор, то есть установить взаимно однозначное соответствие между показателями преломления жидкостей. и углы i мин . Все приведенные выше формулы получены для лучей одной длины волны.

Свет с разными длинами волн будет преломляться с учетом дисперсии призмы. Таким образом, когда призма освещена белым светом, поверхность раздела будет размыта и окрашена в разные цвета из-за дисперсии. Поэтому в каждом рефрактометре есть компенсатор, позволяющий исключить результат рассеивания. Он может состоять из одной или двух призм прямого видения - призм Амичи. Каждая призма Амичи состоит из трех стеклянных призм с разными показателями преломления и разной дисперсией, например, самые внешние призмы изготовлены из стекла кроны, а средняя - из бесцветного стекла (стекло короны и бесцветное стекло являются типами стекла).Путем поворота призмы компенсатора с помощью специального устройства достигается резкое бесцветное изображение границы раздела, положение которого соответствует значению показателя преломления для желтой линии натрия λ. = 5893 Å (призмы сконструированы так, что лучи с длиной волны 5893 Å не испытывают в них отклонения).

Лучи, прошедшие компенсатор, попадают в линзу телескопа, затем проходят через обратную призму через окуляр телескопа в глаз наблюдателя.Схематический ход лучей показан на рис. 3.

Шкала рефрактометра откалибрована по значениям показателя преломления и концентрации раствора сахарозы в воде и расположена в фокальной плоскости окуляра.

опытная часть

Задание 1. Поверка рефрактометра.

Используйте зеркало, чтобы направить свет на вспомогательную призму рефрактометра. Подняв вспомогательную призму, нанесите пипеткой несколько капель дистиллированной воды на измерительную призму.При опущенной вспомогательной призме добейтесь наилучшего освещения поля зрения и установите окуляр так, чтобы перекрестие и шкала показателя преломления были хорошо видны. Поворачивая камеру измерительной призмы, вы получаете границу света и тени в поле зрения. Поверните ручку компенсатора, чтобы убрать цвет границы света и тени. Совместите границу света и тени с точкой перекрестия и измерьте показатель преломления воды n rev . Если рефрактометр исправен, то значение для дистиллированной воды должно быть n 0 = 1,333, если показания отличаются от этого значения, нужно определить поправку Δn = n рев. - 1,333, что необходимо учитывать при дальнейшей работе с рефрактометром. Внесите исправления в таблицу 1.

Таблица 1.

Задача 2. Определение показателя преломления жидкости.

    Определите показатели преломления растворов известных концентраций с учетом найденной поправки.

Таблица 2.

    Постройте зависимость показателя преломления растворов хлорида натрия от концентрации по полученным результатам. Сделать вывод о ходе зависимости n от C; сделать выводы о точности измерений на рефрактометре.

    Взять солевой раствор неизвестной концентрации С x , определите его показатель преломления и найдите концентрацию раствора по графику.

    Очистите рабочую зону, осторожно протрите призмы рефрактометра влажной чистой тканью.

контрольных вопросов

    Отражение и преломление света.

    Абсолютные и относительные показатели преломления среды.

    Как работает рефрактометр. Метод скользящего луча.

    Схема пути лучей в призме. Для чего нужны компенсаторные призмы?

Распространение, отражение и преломление света

Свет по своей природе электромагнитный.Одно из доказательств этого - совпадение скоростей электромагнитных волн и света в вакууме.

В однородной среде свет распространяется по прямой линии. Это утверждение называется законом прямолинейного распространения света. Экспериментальным доказательством этого закона являются резкие тени от точечных источников света.

Геометрическая линия, указывающая направление распространения света, называется световым лучом. В изотропной среде световые лучи направлены перпендикулярно волновому фронту.

Геометрическое место точек среды, колеблющихся в одной фазе, называется волновой поверхностью, а множество точек, до которых колебание достигло заданного момента времени, называется волновым фронтом. В зависимости от типа волнового фронта различают плоские и сферические волны.

Для объяснения процесса распространения света используется общий принцип волновой теории движения волнового фронта в пространстве, предложенный голландским физиком Х. Гюйгенсом. Согласно принципу Гюйгенса, каждая точка среды, до которой достигает световое возбуждение, является центром сферических вторичных волн, которые также распространяются со скоростью света.Поверхность, охватывающая фронты этих вторичных волн, дает положение фронта фактически распространяющейся волны в данный момент времени.

Необходимо различать световые лучи и световые лучи. Луч света - это часть световой волны, которая переносит световую энергию в заданном направлении. При замене светового луча описывающим его световым лучом, последний необходимо принять совпадающим с осью достаточно узкого, но в то же время имеющего конечную ширину (размеры поперечного сечения намного больше длины волны) , световой луч.

Различают расходящиеся, сходящиеся и квазипараллельные световые пучки. Эти термины часто используются как луч световых лучей или просто световые лучи, имея в виду набор световых лучей, которые описывают настоящий световой луч.

Скорость света в вакууме c = 3 108 м / с является универсальной константой и не зависит от частоты. Впервые экспериментально скорость света астрономическим методом определил датский ученый О. Ремер. Точнее, скорость света измерил А.Михельсон.

В материи скорость света меньше, чем в вакууме. Отношение скорости света в вакууме к его скорости в данной среде называется абсолютным показателем преломления среды:

, где c - скорость света в вакууме, v - скорость света в данной среде. средний. Абсолютные показатели преломления всех веществ больше единицы.

Когда свет распространяется в среде, он поглощается и рассеивается, а на границе раздела сред он отражается и преломляется.

Закон отражения света: падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленные в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения g равен углу падения a (рис. 1). Этот закон совпадает с законом отражения для волн любой природы и может быть получен как следствие принципа Гюйгенса.

Закон преломления света: падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленные в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данной частоты света является постоянной величиной, называемой относительным показателем преломления второй среды относительно первой:

Экспериментально установленный закон преломление света объясняется на основе принципа Гюйгенса.Согласно волновым представлениям, рефракция является следствием изменения скорости распространения волны при переходе из одной среды в другую, а физический смысл относительного показателя преломления - это отношение скорости распространения волн в первой среде v1 к скорости их распространения во второй среде

Для сред с абсолютными показателями преломления n1 и n2 относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютный показатель преломления первой среды:

Среда с высоким показателем преломления называется оптически более плотной, скорость распространения света в ней ниже.Если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то при определенном угле падения a0 угол преломления должен стать равным p / 2. В этом случае интенсивность преломленного луча обращается в ноль. Свет, падающий на границу раздела двух сред, полностью от нее отражается.

Угол падения a0, при котором происходит полное внутреннее отражение света, называется предельным углом полного внутреннего отражения. При всех углах падения, равных или больших a0, свет полностью отражается.

Значение предельного угла находится из соотношения Если n2 = 1 (вакуум), то

2 Показатель преломления вещества - это величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитная волны) в вакууме и в заданной среде. Также говорят о показателе преломления для любых других волн, например, звуковых волн.

Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения, для некоторых веществ показатель преломления изменяется довольно сильно, когда частота электромагнитных волн меняется с низких частот на оптические и выше, а также может меняться еще более резко в определенных области частотной шкалы.Значение по умолчанию обычно относится к оптическому диапазону или диапазону, указанному в контексте.

Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель преломления зависит от направления и поляризации света. Такие вещества довольно распространены, в частности, это все кристаллы с достаточно низкой симметрией кристаллической решетки, а также вещества, подверженные механической деформации.

Показатель преломления может быть выражен как корень произведения магнитной и диэлектрической проницаемостей среды

(следует иметь в виду, что значения магнитной проницаемости и абсолютной диэлектрической проницаемости для диапазона частот интересное - например, оптическое, может сильно отличаться от статического значения этих величин).

Для измерения показателя преломления используются ручные и автоматические рефрактометры. При использовании рефрактометра для определения концентрации сахара в водном растворе прибор называется сахариметром.

Отношение синуса угла падения () луча к синусу угла преломления () при прохождении луча из среды A в среду B называется относительным показателем преломления для этой пары сред. .

Величина n - это относительный показатель преломления среды B по отношению к среде A, а n "= 1 / n - относительный показатель преломления среды A по отношению к среде B.

Это значение, при прочих равных условиях, обычно меньше единицы, когда луч переходит от более плотной среды к менее плотной, и больше единицы, когда луч проходит от менее плотной среды к более плотной среде (для например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Из этого правила есть исключения, и поэтому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другую (не путать с оптической плотностью как мерой непрозрачности среды).

Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность некоторой среды B, преломляется сильнее, чем при падении на него из другой среды A; Показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным показателем преломления или просто показателем преломления данной среды, это показатель преломления, определение которого дано в начале статьи. Показатель преломления любого газа, включая воздух, при нормальных условиях намного меньше показателей преломления жидкостей или твердых тел, поэтому приблизительно (и с относительно хорошей точностью) об абсолютном показателе преломления можно судить по показателю преломления относительно воздуха.

Рис. 3. Принцип работы интерференционного рефрактометра. Световой пучок разделяется так, что две его части проходят через кюветы длиной l, заполненные веществами с разными показателями преломления. На выходе из кювет лучи приобретают определенную разность хода и, собравшись вместе, дают на экране изображение максимумов и минимумов интерференции с порядками k (схематично показано справа). Разность показателей преломления Dn = n2 –n1 = kl / 2, где l - длина волны света.

Рефрактометры - это устройства, используемые для измерения показателя преломления веществ. Принцип работы рефрактометра основан на явлении полного отражения. Если рассеянный луч света попадает на границу раздела двух сред с показателем преломления и из более оптически плотной среды, то, начиная с определенного угла падения, лучи не попадают во вторую среду, а полностью отражаются от нее. интерфейс в первой среде. Этот угол называется пределом полного отражения.На рис. 1 показано поведение лучей при попадании на эту поверхность определенного тока. Луч идет под большим углом. Из закона преломления можно определить :, (т. К.).

Значение предельного угла зависит от относительного показателя преломления двух сред. Если отраженные от поверхности лучи направлены на собирающую линзу, то граница света и полутени видна в фокальной плоскости линзы, а положение этой границы зависит от величины ограничивающего угла, а значит, и от показатель преломления.Изменение показателя преломления одной из сред влечет за собой изменение положения границы раздела. Граница между светом и тенью может служить индикатором при определении показателя преломления, который используется в рефрактометрах. Этот метод определения показателя преломления называется методом полного отражения.

В дополнение к методу полного отражения в рефрактометрах используется метод скользящего луча. В этом методе луч рассеянного света попадает на границу из менее оптически плотной среды под всеми возможными углами (рис.2). Луч, скользящий по поверхности (), соответствует предельному углу преломления (луч на рис. 2). Если поставить линзу на пути преломленных на поверхности лучей (), то в фокальной плоскости линзы мы также увидим резкую границу света и тени.

Рис. 2

Поскольку условия, определяющие значение предельного угла, одинаковы в обоих методах, положение интерфейса одинаково. Оба метода эквивалентны, но метод полного отражения измеряет показатель преломления непрозрачных веществ.

Путь луча в треугольной призме

На рисунке 9 показано сечение стеклянной призмы с плоскостью, перпендикулярной ее боковым краям. Луч в призме отклоняется к основанию, преломляясь на гранях OA и 0B. Угол j между этими гранями называется углом преломления призмы. Угол отклонения луча q зависит от угла преломления призмы j, показателя преломления n материала призмы и угла падения a. Его можно рассчитать, используя закон преломления (1.4).

В рефрактометре используется источник белого света 3. Из-за дисперсии, когда свет проходит через призмы 1 и 2, граница света и тени оказывается цветной. Во избежание этого перед объективом телескопа размещается компенсатор 4. Он состоит из двух одинаковых призм, каждая из которых склеена из трех призм с разными показателями преломления. Призмы подбираются так, чтобы монохроматический пучок с длиной волны , = 589.3 мкм. (длина волны желтой натриевой линии) после прохождения через компенсатор отклонения не наблюдалось. Лучи с другими длинами волн отклоняются призмами в разные стороны. Перемещая призмы компенсатора с помощью специальной ручки, они добиваются того, чтобы граница света и тьмы стала максимально четкой.

Световые лучи, проходя через компенсатор, попадают в объектив 6 телескопа. Изображение границы раздела свет - тень просматривается в окуляр 7 телескопа.При этом шкала 8 просматривается в окуляр. Поскольку предельный угол преломления и предельный угол полного отражения зависят от показателя преломления жидкости, значения этого показателя преломления сразу отмечаются на шкале рефрактометра.

Оптическая система рефрактометра также содержит поворотную призму 5. Она позволяет расположить ось телескопа перпендикулярно призмам 1 и 2, что делает наблюдение более удобным.

Обратимся к более подробному рассмотрению показателя преломления, который мы ввели в § 81 при формулировке закона преломления.

Показатель преломления зависит от оптических свойств как среды, из которой падает луч, так и среды, в которую он проникает. Показатель преломления, полученный при падении света из вакуума на среду, называется абсолютным показателем преломления этой среды.

Рис. 184. Относительный показатель преломления двух сред:

.

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды будет, а второй среды -.Учитывая преломление на границе между первой и второй средами, мы убедимся, что показатель преломления при переходе от первой среды ко второй, так называемый относительный показатель преломления, равен отношению абсолютных показателей преломления второй и первой медиа:

(рис.184). Напротив, при переходе от второй среды к первой мы имеем относительный показатель преломления

Установленная связь между относительным показателем преломления двух сред и их абсолютным показателем преломления может быть получена теоретически, без новых экспериментов, так же, как это может быть сделано для закона обратимости (§82),

Среда с более высоким показателем преломления называется оптически более плотной.Обычно измеряется показатель преломления различных сред по отношению к воздуху. Абсолютный показатель преломления воздуха составляет. Таким образом, абсолютный показатель преломления любой среды связан с ее показателем преломления относительно воздуха по формуле

Таблица 6. Показатели преломления различных веществ относительно воздуха

Показатель преломления зависит от длины волны света, то есть от его цвета. Разным цветам соответствуют разные показатели преломления. Это явление, называемое дисперсией, играет важную роль в оптике.Мы повторно рассмотрим это явление в следующих главах. Данные приведены в табл. 6 относятся к желтому свету.

Интересно отметить, что закон отражения формально можно записать в той же форме, что и закон преломления. Напомним, мы договорились всегда измерять углы от перпендикуляра к соответствующему лучу. Следовательно, мы должны учитывать, что угол падения и угол отражения имеют противоположные знаки, т.е. закон отражения можно записать как

Сравнение (83.4) с законом преломления, мы видим, что закон отражения можно рассматривать как частный случай закона преломления при. Это формальное сходство между законами отражения и преломления очень полезно при решении практических задач.

В предыдущей презентации показатель преломления имел значение постоянной среды, не зависящей от интенсивности проходящего через нее света. Такая интерпретация показателя преломления вполне естественна, но в случае высоких интенсивностей излучения, достижимых с помощью современных лазеров, она неоправданна.Свойства среды, через которую проходит сильное световое излучение, в этом случае зависят от его интенсивности. Окружающая среда называется нелинейной. Нелинейность среды проявляется, в частности, в том, что световая волна высокой интенсивности изменяет показатель преломления. Зависимость показателя преломления от интенсивности излучения имеет вид

Здесь - обычный показатель преломления, а - нелинейный показатель преломления, - коэффициент пропорциональности. Дополнительный член в этой формуле может быть как положительным, так и отрицательным.

Относительные изменения показателя преломления относительно невелики. При нелинейном показателе преломления. Однако даже такие небольшие изменения показателя преломления заметны: они проявляются в своеобразном явлении самофокусировки света.

Рассмотрим среду с положительным нелинейным показателем преломления. В этом случае участки с повышенной интенсивностью света одновременно являются участками с повышенным показателем преломления. Обычно в реальном лазерном излучении распределение интенсивности по сечению пучка пучков неоднородно: интенсивность максимальна вдоль оси и постепенно уменьшается к краям пучка, как показано на рис.185 сплошных кривых. Подобное распределение описывает также изменение показателя преломления по сечению ячейки с нелинейной средой, вдоль оси которой распространяется лазерный луч. Максимальный показатель преломления вдоль оси кюветы постепенно уменьшается к ее стенкам (штриховые кривые на рис. 185).

Луч лучей, выходящий из лазера параллельно оси, попадая в среду с переменным показателем преломления, отклоняется в том направлении, где он больше.Следовательно, повышенная интенсивность около кюветы против оспы приводит к концентрации световых лучей в этой области, схематично показанной в разрезах и на рис. 185, и это приводит к дальнейшему увеличению. В конечном итоге эффективное сечение светового пучка, проходящего через нелинейную среду, значительно уменьшается. Свет проходит через узкий канал с высоким показателем преломления. Таким образом, лазерный луч сужается, нелинейная среда под действием интенсивного излучения действует как собирающая линза.Это явление называется самофокусировкой. Это можно наблюдать, например, в жидком нитробензоле.

Рис. 185. Распределение интенсивности излучения и показателя преломления по поперечному сечению лазерного луча на входе в кювету (а), у входного конца (), в середине (), у выходного конца кюветы ()

Определение показателя преломления прозрачных твердых тел

И жидкости

Приборы и принадлежности : микроскоп со светофильтром, плоскопараллельная пластина с отметкой АВ в виде креста; Рефрактометр марки RL; набор жидкостей.

Цель работы: определение показателей преломления стекла и жидкостей.

Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа

Для определения показателя преломления прозрачного твердого тела используется плоскопараллельная пластина из этого материала с отметкой.

Знак состоит из двух взаимно перпендикулярных царапин, одна из которых (A) нанесена на нижнюю часть, а вторая (B) - на верхнюю поверхность пластины.Пластина освещается монохроматическим светом и просматривается в микроскоп. На рис
. 4.7 показан вертикальный разрез исследуемой пластины.

После преломления на границе стекло-воздух лучи AD и AE проходят по направлениям DD1 и EE1 и попадают в объектив микроскопа.

Наблюдатель, смотрящий на пластину сверху, видит точку A на пересечении продолжения лучей ДД1 и ЕЕ1, т.е. в точке C.

Таким образом, точка A кажется наблюдателю находящейся в точке C.Найдем связь между показателем преломления n материала пластины, толщиной d и кажущейся толщиной d1 пластины.

4.7 видно, что ВД = ВСtgi, BD = АВtgr, откуда

тги / тгр = AB / BC,

где AB = d - толщина пластины; ВС = d1 - кажущаяся толщина пластины.

Если углы i и r малы, то

Sini / Sinr = tgi / tgr, (4.5)

тех. Сини / Синр = d / d1.

С учетом закона преломления света получаем

Измерение d / d1 выполняется с помощью микроскопа.

Оптическая схема микроскопа состоит из двух систем: системы наблюдения, состоящей из объектива и окуляра, установленных в трубке, и системы подсветки, состоящей из зеркала и съемного светофильтра. Фокусировка изображения осуществляется поворотом ручек, расположенных по обеим сторонам тубуса.

На оси правой ручки диск со шкалой циферблата.

Показание b на шкале относительно неподвижной стрелки определяет расстояние h от объектива до предметного столика микроскопа:

Коэффициент k указывает высоту, на которую смещается тубус микроскопа при повороте ручки на 1 °.

Диаметр объектива в этой установке мал по сравнению с расстоянием h; поэтому крайний луч, который входит в объектив, образует небольшой угол i с оптической осью микроскопа.

Угол преломления r света в пластине меньше угла i, т.е. также мал, что соответствует условию (4.5).

Заказ на работу

1. Поместите пластину на предметный столик микроскопа так, чтобы пересечение линий A и B (см. Рис.

Показатель преломления

4,7) находился в поле зрения.

2. Поворачивая ручку подъемного механизма, поднимите трубу в верхнее положение.

3. Глядя в окуляр, поверните ручку, чтобы плавно опустить тубус микроскопа, пока в поле зрения не будет получено четкое изображение царапины B, нанесенной на верхней поверхности пластины. Запишите показание шкалы b1, которое пропорционально расстоянию h2 от объектива микроскопа до верхнего края пластины: h2 = kb1 (рис.

4. Продолжайте плавно опускать трубку до тех пор, пока не будет получено четкое изображение царапины A, которая кажется наблюдателю находящейся в точке C. Запишите новое показание b2 шкалы. Расстояние h2 от линзы до верхней поверхности пластины пропорционально b2:
h3 = kb2 (рис. 4.8, б).

Расстояния от точек B и C до линзы равны, так как наблюдатель видит их одинаково ясно.

Смещение трубки h2-h3 равно кажущейся толщине пластины (рис.

d1 = h2-h3 = (b1-b2) к. (4,8)

5. Измерьте толщину пластины d на пересечении линий. Для этого под исследуемую пластину 1 поместите вспомогательную стеклянную пластину 2 (рис. 4.9) и опустите тубус микроскопа до тех пор, пока объектив (слегка) не коснется исследуемой пластины. Наблюдайте за показаниями шкалы a1. Снимите исследуемую пластину и опустите тубус микроскопа до соприкосновения объектива с пластиной 2.

Обратите внимание на показание a2.

В этом случае объектив микроскопа будет опущен на высоту, равную толщине исследуемой пластины, т.е.е.

д = (а1-а2) к. (4,9)

6. Рассчитайте показатель преломления материала пластины по формуле

.

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

7. Повторите все вышеуказанные измерения 3-5 раз, вычислите среднее значение n, абсолютную и относительную погрешности rn и rn / n.

Определение показателя преломления жидкостей рефрактометром

Приборы, которые используются для определения показателей преломления, называются рефрактометрами.

Общий вид и оптическая схема рефрактометра RL показаны на рис. 4.10 и 4.11.

Измерение показателя преломления жидкостей с помощью рефрактометра RL основано на явлении преломления света, проходящего через границу раздела двух сред с разными показателями преломления.

Световой луч (рис.

4.11) от источника 1 (лампы накаливания или рассеянного дневного света) с помощью зеркала 2 направляется через окно в корпусе прибора на двойную призму, состоящую из призм 3 и 4, выполненных из стекла с показателем преломления 1.540.

Поверхность AA верхней осветительной призмы 3 (рис.

4.12, а) матовый и служит для освещения жидкости рассеянным светом, нанесенным тонким слоем в зазоре между призмами 3 и 4. Свет, рассеянный матовой поверхностью 3, проходит через плоскопараллельный слой исследуемой жидкости и падает. на диагональной грани ВВ нижней призмы 4 под различными углами
i от нуля до 90 °.

Чтобы избежать явления полного внутреннего отражения света от поверхности ВВ, показатель преломления исследуемой жидкости должен быть меньше показателя преломления стекла призмы 4, т.е.е.

менее 1540.

Луч света, угол падения которого составляет 90 °, называется скользящим.

Скользящий луч, преломляясь на границе раздела жидкое стекло, войдет в призму 4 под предельным углом преломления и т. Д.

Преломление скользящего луча в точке D (см. Рис. 4.12, а) подчиняется закону

нст / нж = синипр / синрпр (4.11)

или нж = нсцинрпр, (4.12)

, поскольку sinpr = 1.

На поверхности ВС призмы 4 световые лучи снова преломляются, а затем

Sini ¢ пр / синр ¢ пр = 1 / нст, (4.13)

r ¢ pr + i ¢ pr = i ¢ pr = a, (4.14)

где a - луч преломления призмы 4.

Совместно решая систему уравнений (4.12), (4.13), (4.14), можно получить формулу, связывающую показатель преломления nl исследуемой жидкости с предельным углом преломления r'pr луча, выходящего из призмы 4:

Если телескоп поставить на пути лучей, выходящих из призмы 4, то нижняя часть его поля зрения будет освещена, а верхняя - темной.Граница раздела светлого и темного полей образована лучами с предельным углом преломления r ¢ pr. В этой системе нет лучей с углом преломления меньше r ¢ pr (рис.

).

Значение r ¢ pr, следовательно, положение границы светлых тонов зависит только от показателя преломления nl исследуемой жидкости, поскольку в этом приборе nst и a постоянны.

Зная nst, a и r ¢ pr, можно рассчитать nzh по формуле (4.15). На практике формула (4.15) используется для калибровки шкалы рефрактометра.

По шкале 9 (см.

рис. 4.11) слева нанесены значения показателя преломления для ld = 5893 Å. Перед окуляром 10-11 находится пластина 8 с отметкой (—-).

Перемещая окуляр вместе с пластиной 8 по шкале, можно добиться совмещения метки с границей темного и светлого полей зрения.

Деление градуированной шкалы 9, совпадающее с отметкой, дает значение показателя преломления nl исследуемой жидкости.Объектив 6 и окуляр 10-11 образуют зрительную трубу.

Поворотная призма 7 изменяет направление луча, направляя его в окуляр.

Из-за диспергирования стекла и исследуемой жидкости вместо четкой границы раздела между темным и светлым полями при просмотре в белом свете получается полоса радуги. Для устранения этого эффекта служит компенсатор дисперсии 5, установленный перед линзой телескопа. Основная часть компенсатора - это призма, склеенная из трех призм и способная вращаться вокруг оси телескопа.

Углы преломления призм и их материала подобраны так, чтобы желтый свет с длиной волны ld = 5893 Å проходил через них без преломления. Если на пути цветных лучей установить компенсационную призму так, чтобы ее дисперсия была равна по величине, но противоположна по знаку дисперсии измерительной призмы и жидкости, то общая дисперсия будет равна нулю. В этом случае луч световых лучей будет собран в белый луч, направление которого совпадает с направлением ограничивающего желтого луча.

Таким образом, при повороте компенсирующей призмы искажение цвета устраняется. Вместе с призмой 5 лимб дисперсии 12 вращается относительно неподвижного указателя (см. Рис. 4.10). Угол поворота лимба Z позволяет судить о величине средней дисперсии исследуемой жидкости.

Циферблат должен быть градуированным. График прилагается к установке.

Заказ на работу

1. Поднимите призму 3, капните 2-3 капли испытательной жидкости на поверхность призмы 4 и нижней призмы 3 (см. Рис.4.10).

3. Прицеливание окуляра для получения четкого изображения шкалы и границы раздела полей зрения.

4. Поворачивая ручку 12 компенсатора 5, разрушаем цветовую окраску интерфейса полей зрения.

Перемещая окуляр по шкале, совместите отметку (–-) с границей темного и светлого полей и запишите значение жидкостного индикатора.

6. Исследовать предложенный набор жидкостей и оценить погрешность измерения.

7. После каждого измерения протирайте поверхность призм фильтровальной бумагой, смоченной дистиллированной водой.

контрольных вопросов

Вариант 1

Дайте определение абсолютного и относительного показателей преломления среды.

2. Проведите лучи через границу раздела двух сред (n2> n1 и n2.

3. Получите соотношение, которое связывает показатель преломления n с толщиной d и кажущейся толщиной d ¢ пластины.

4. Задача. Предельный угол полного внутреннего отражения для некоторых веществ составляет 30 °.

Найдите показатель преломления этого вещества.

Ответ: n = 2.

Вариант 2

1. Что такое явление полного внутреннего отражения?

2. Опишите устройство и принцип работы рефрактометра РЛ-2.

3. Объясните роль компенсатора в рефрактометре.

4. Задача ... Лампочка опускается из центра круглого плота на глубину 10 м. Найдите минимальный радиус плота, при этом ни один луч от лампочки не должен достигнуть поверхности.

Ответ: R = 11,3 м.

ИНДИКАТОР ПРОФИЛАКТИКИ , или КОЭФФИЦИЕНТ ПРОФИЛАКТИКИ , является абстрактным числом, характеризующим преломляющую способность прозрачной среды. Показатель преломления обозначается латинской буквой π и определяется как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча, входящего из пустоты в данную прозрачную среду:

n = sin α / sin β = const или как отношение скорости света в пустоте к скорости света в данной прозрачной среде: n = c / νλ из пустоты в данную прозрачную среду.

Показатель преломления считается мерой оптической плотности среды

Определенный таким образом показатель преломления называется абсолютным показателем преломления, в отличие от относительного r.

То есть показывает, во сколько раз скорость распространения света замедляется, когда его показатель преломления, который определяется отношением синуса угла падения к синусу угла преломления, когда луч проходит из среда одной плотности к среде другой плотности.Относительный показатель преломления равен отношению абсолютных показателей преломления: n = n2 / n1, где n1 и n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй среды.

Абсолютный показатель преломления всех тел - твердых, жидких и газообразных - больше единицы и колеблется от 1 до 2, превышая значение 2 только в редких случаях.

Показатель преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны света и увеличивается с уменьшением длины волны.

Следовательно, букве p присваивается индекс, указывающий, к какой длине волны принадлежит индикатор.

ИНДИКАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ

Например, для стекла ТФ-1 показатель преломления в красной части спектра nC = 1.64210, а в фиолетовой nG '= 1.67298.

Показатели преломления некоторых прозрачных тел

    Воздух - 1, 000292

    Вода - 1,334

    Эфир - 1, 358

    Спирт этиловый - 1,363

    Глицерин - 1,473

    Органическое стекло (оргстекло) - 1, 49

    Бензол - 1.503

    (Стеклянная корона - 1,5163

    Пихта (канадская), мелисса 1,54

    Тяжелая стеклянная коронка - 1, 61 26

    Флинт-стекло - 1.6164

    Сероуглерод - 1,629

    Стекло толстое бесцветное - 1, 64 75

    Монобромнафталин - 1,66

    Стекло - самый тяжелый кремень - 1,92

    Бриллиант - 2,42

Несходство показателя преломления для разных частей спектра является причиной хроматизма, т.е.

Разложение белого света, когда он проходит через преломляющие части - линзы, призмы и т. Д.

Лабораторная работа № 41

Определение показателя преломления жидкостей рефрактометром

Цель работы: определение показателя преломления жидкостей методом полного внутреннего отражения на рефрактометре ИРФ-454Б ; исследование зависимости показателя преломления раствора от его концентрации.

Описание установки

Когда немонохроматический свет преломляется, он раскладывается на составные цвета в спектр.

Это явление возникает из-за зависимости показателя преломления вещества от частоты (длины волны) света и называется световой дисперсией.

Принято характеризовать преломляющую способность среды показателем преломления на длине волны λ. = 589,3 нм (среднее значение длин волн двух близких желтых линий в спектре паров натрия).

60. Какие методы определения концентрации веществ в растворах используются в атомно-абсорбционном анализе?

Этот показатель преломления обозначается n D .

Мерой дисперсии является средняя дисперсия, определяемая как разность ( n F -n C ), где n F Показатель преломления вещества на длине волны λ = 486,1 нм (синяя линия в спектре водорода), n C Показатель преломления вещества на λ - 656,3 нм (красная линия в спектре водорода).

Преломление вещества характеризуется значением относительной дисперсии:
Справочники обычно дают значение, обратное относительной дисперсии, т.е.е.

e.
, где - коэффициент дисперсии, или число Аббе.

Установка для определения показателя преломления жидкостей состоит из рефрактометра ИРФ-454Б с пределами измерения индикатора; преломления n D в диапазоне от 1,2 до 1,7; исследуемая жидкость, салфетки для протирки поверхностей призм.

Рефрактометр IRF-454B - контрольно-измерительный прибор, предназначенный для прямого измерения показателя преломления жидкостей, а также для определения средней дисперсности жидкостей в лабораторных условиях.

Принцип работы прибора IRF-454B основан на явлении полного внутреннего отражения света.

Принципиальная схема устройства представлена ​​на рис. 1.

Испытательная жидкость помещается между двумя гранями призмы 1 и 2. Призма 2 с хорошо отполированной гранью AB является измерительной, а призма 1 с матовой кромкой BUT 1 IN 1 - освещение. Лучи от источника света попадают на край А 1 С 1 , преломляются, падают на матовую поверхность НО 1 IN 1 и разбросаны по этой поверхности.

Затем они проходят через слой исследуемой жидкости и выходят на поверхность. AB призмы 2.

По закону преломления
, где
и - углы преломления лучей в жидкости и призме соответственно.

С увеличением угла падения
угол преломления также увеличивается и достигает максимального значения
, при
Т.

e. когда луч в жидкости скользит по поверхности AB, ... Следовательно,
... Таким образом, лучи, выходящие из призмы 2, ограничены определенным углом
.

Лучи, выходящие из жидкости в призму 2 под большими углами, испытывают полное внутреннее отражение на границе раздела AB и не проходят через призму.

На рассматриваемом приборе исследуются жидкости, показатель преломления которых меньше показателя преломления призмы 2, следовательно, в призму будут попадать лучи всех направлений, преломленные на границе раздела жидкости и стекла.

Очевидно, что часть призмы, соответствующая непроходящим лучам, будет затемнена. В телескопе 4, расположенном на пути выходящих из призмы лучей, можно наблюдать разделение поля зрения на светлую и темную части.

Поворачивая систему призм 1-2, совместите границу между светлым и темным полями с крестом нитей окуляра телескопа. Призменная система 1-2 связана со шкалой, которая откалибрована по значениям показателя преломления.

Шкала расположена в нижней части поля зрения трубы и при совмещении участка поля зрения с пересечением резьбы дает соответствующее значение показателя преломления жидкости.

Из-за рассеивания границы поля зрения в белом свете будут окрашены. Для устранения окраски, а также для определения средней дисперсности исследуемого вещества используют компенсатор 3, состоящий из двух систем склеенных призм прямого обзора (призмы Amici).

Призмы можно вращать одновременно в разных направлениях с помощью точного вращающегося механического устройства, тем самым изменяя собственную дисперсию компенсатора и устраняя окрашивание границы поля зрения, наблюдаемое через оптическую систему 4. Барабан соединен с компенсатором со шкалой, по которой определяется параметр дисперсности, что позволяет рассчитывать среднюю дисперсию веществ.

Заказ на работу

Отрегулируйте прибор так, чтобы свет от источника (лампы накаливания) попадал в осветительную призму и равномерно освещал поле зрения.

2. Откройте измерительную призму.

С помощью стеклянной палочки нанесите на его поверхность несколько капель воды и осторожно закройте призму. Промежуток между призмами необходимо равномерно заполнить тонким слоем воды (обратите на это особое внимание).

С помощью винта прибора со шкалой устраните окрашивание поля зрения и получите четкую границу между светом и тенью. Совместите его с помощью другого винта с эталонным крестом окуляра устройства. Определите показатель преломления воды по шкале окуляра с точностью до тысячных долей.

Сравните полученные результаты со справочными данными для воды. Если разница между измеренным показателем преломления и показателем преломления таблицы не превышает ± 0,001, то измерение выполнено правильно.

Упражнение 1

1. Приготовьте раствор хлорида натрия ( NaCl ) с концентрацией, близкой к пределу растворимости (например, C = 200 г / литр).

Измерьте показатель преломления полученного раствора.

3.Развести раствор в целое число раз, чтобы получить зависимость показателя; преломление от концентрации раствора и занести в таблицу. один.

Таблица 1

Упражнение. Как получить только разбавлением концентрацию раствора, равную 3/4 от максимальной (начальной)?

Построить график зависимостей n = n (C) ... Провести дальнейшую обработку экспериментальных данных в соответствии с инструкциями учителя.

Обработка экспериментальных данных

а) Графический метод

Определите наклон по графику IN , который в условиях эксперимента будет характеризовать растворенное вещество и растворитель.

2. Определите концентрацию раствора, используя график NaCl , предоставленный лаборантом.

б) Аналитический метод

Используя метод наименьших квадратов, вычислите НО , IN и S B .

По найденным значениям А и В определяют среднюю концентрацию раствора
NaCl , предоставленную лаборантом

контрольных вопроса

Рассеивание света.В чем разница между нормальной и аномальной дисперсией?

2. Что такое явление полного внутреннего отражения?

3. Почему с помощью этой установки невозможно измерить показатель преломления жидкости, превышающий показатель преломления призмы?

4. Почему грань призмы А 1 IN 1 сделать матовый?

Деградация, индекс

Психологическая энциклопедия

Способ оценки степени умственной деградации! функции, измеренные с помощью теста Векслера-Бельвю.Индекс основан на наблюдении, что уровень развития одних способностей, измеряемых тестом, с возрастом снижается, а других - нет.

Индекс

Психологическая энциклопедия

- указатель, регистр имен, названий и др. В психологии - цифровой индикатор для количественной оценки, характеристики явлений.

От чего зависит показатель преломления вещества?

Индекс

Психологическая энциклопедия

1.Самое общее значение: все, что используется для обозначения, идентификации или направления; индикация, надписи, знаки или символы. 2. Формула или число, часто выражаемое как коэффициент, показывающий некоторую взаимосвязь между значениями или измерениями или между ...

Общительность, Индекс

Психологическая энциклопедия

Характеристика, выражающая общительность человека. Социограмма, например, предоставляет, среди прочего, оценку общительности различных членов группы.

Выбор, Индекс

Психологическая энциклопедия

Формула для оценки способности определенного теста или элемента теста различать людей друг от друга.

Надежность, Индекс

Психологическая энциклопедия

Статистика, обеспечивающая оценку корреляции между фактическими значениями, полученными в результате теста, и теоретически правильными значениями.

Этот индекс задается как значение r, где r - рассчитанный коэффициент безопасности.

Индекс эффективности прогнозирования

Психологическая энциклопедия

Мера степени, в которой знания об одной переменной могут быть использованы для прогнозирования другой переменной при условии, что корреляция этих переменных известна. Обычно в символической форме это выражается как E, индекс представлен как 1 - ((...

слов, индекс

Психологическая энциклопедия

Общий термин для любой систематической частоты встречаемости слов в письменной и / или устной речи.

Часто такие указатели ограничиваются конкретными языковыми областями, например, учебниками для первого класса, взаимодействием родителей и детей. Однако оценки известны ...

Кузовные конструкции, индекс

Психологическая энциклопедия

Предложенные Айзенком измерения телосложения основаны на соотношении роста и окружности груди.

Тех, чьи показатели находились в «нормальном» диапазоне, называли мезоморфами, в пределах стандартного отклонения или выше среднего - лептоморфами и в пределах стандартного отклонения или...

К ЛЕКЦИИ № 24

«ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА»

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Литература:

1. В.Д. Пономарев "Аналитическая химия" 1983 246-251

2. A.A. Ищенко "Аналитическая химия" 2004 с. 181-184

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

Рефрактометрия - один из простейших физических методов анализа с минимальным расходом аналита, который проводится в очень короткие сроки.

Рефрактометрия - метод, основанный на явлении рефракции или преломления, т.е.

изменение направления распространения света при переходе от одной среды к другой.

Преломление, как и поглощение света, является следствием его взаимодействия с окружающей средой.

Слово рефрактометрия означает размер преломление света, которое оценивается по величине показателя преломления.

Показатель преломления n зависит от

1) о составе веществ и систем,

2) по факту в какой концентрации и какие молекулы световой луч встречает на своем пути, потому что

под действием света молекулы разных веществ поляризованы по-разному.Именно на этой зависимости основан рефрактометрический метод.

Этот метод имеет ряд преимуществ, благодаря которым он нашел широкое применение как в химических исследованиях, так и в управлении технологическими процессами.

1) Измерение показателей преломления - очень простой процесс, который выполняется точно и с минимальными затратами времени и количества вещества.

2) Обычно рефрактометры обеспечивают точность до 10% при определении показателя преломления света и содержания аналита

Метод рефрактометрии используется для контроля подлинности и чистоты, для идентификации отдельных веществ, для определения структуры органических и неорганических соединений при исследовании растворов.

Рефрактометрия используется для определения состава двухкомпонентных растворов и тройных систем.

Физические основы метода

ИНДИКАТОР ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

Отклонение светового луча от первоначального направления при его переходе от одной среды к другой тем больше, чем больше разница в скорости распространения света в двух

этих сред.

Рассмотрим преломление светового луча на границе двух любых прозрачных сред I и II (см.

Рис.). Согласимся, что среда II имеет более высокую преломляющую способность и, следовательно, n1 и n2 - показывает преломление соответствующих сред. Если среда I не является вакуумом и не воздухом, то отношение sin угла падения светового луча к sin угла преломления даст значение относительного показателя преломления n отн. Величина п отн.

Что такое показатель преломления стекла? А когда это нужно знать?

также можно определить как отношение показателей преломления рассматриваемой среды.

отн. = —— = -

Показатель преломления зависит от

1 ) природа веществ

Природа вещества в данном случае определяется степенью деформируемости его молекул под действием света - степенью поляризуемости.

Чем выше поляризуемость, тем сильнее преломление света.

2) длина волны падающего света

Показатель преломления измеряется при длине волны света 589.3 нм (линия D спектра натрия).

Зависимость показателя преломления от длины волны света называется дисперсией.

Чем короче длина волны, тем больше преломление. ... Следовательно, лучи разных длин волн преломляются по-разному.

3) температура , на котором выполняется измерение. Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение температурного режима. Обычно определение проводят при 20 ± 0.30С.

С повышением температуры значение показателя преломления уменьшается; с уменьшением - увеличивается. .

Температурная поправка рассчитывается по следующей формуле:

nt = n20 + (20-t) 0,0002, где

нт - при показатель преломления при данной температуре,

n20-показатель преломления при 200C

Влияние температуры на значения показателей преломления газов и жидкостей связано со значениями их коэффициентов объемного расширения.

Объем всех газов и жидкостей увеличивается при нагревании, плотность уменьшается и, следовательно, показатель уменьшается

Показатель преломления, измеренный при 20 ° C и длине волны света 589,3 нм, обозначается индексом nD20

Зависимость показателя преломления однородной двухкомпонентной системы от ее состояния устанавливается экспериментально путем определения показателя преломления для ряда стандартных систем (например, растворов), содержание компонентов в которых известно.

4) концентрация вещества в растворе.

Для многих водных растворов веществ достоверно измерены показатели преломления при различных концентрациях и температурах, и в этих случаях можно использовать справочные рефрактометрические таблицы .

Практика показывает, что при содержании растворенного вещества не более 10-20% наряду с графическим методом в очень многих случаях можно использовать линейное уравнение вида:

n = nо + FC,

n- показатель преломления раствора,

Показатель преломления чистого растворителя,

C - концентрация растворенного вещества,%

F - эмпирический коэффициент, значение которого найдено

путем определения показателей преломления растворов известной концентрации.

РЕФРАКТОМЕТРЫ.

Рефрактометры - это устройства, используемые для измерения показателя преломления.

Есть 2 типа этих устройств: рефрактометр Аббе и тип Пульфриха. И в тех, и в других измерениях основаны на определении величины предельного угла преломления. На практике используются рефрактометры различных систем: лабораторные-РЛ, универсальные РЛУ и др.

Показатель преломления дистиллированной воды n0 = 1.33299, но на практике этот индекс принимается за эталон как n0 = 1333.

Принцип работы рефрактометров основан на определении показателя преломления методом предельного угла (угла полного отражения света).

Ручной рефрактометр

Рефрактометр Abbe

Области применения рефрактометрии.

Устройство и принцип работы рефрактометра ИРФ-22.

Концепция показателя преломления.

План

Рефрактометрия. Описание и суть метода.

Для идентификации веществ и проверки их чистоты используются индикаторы

Показатель преломления

.

Показатель преломления вещества - величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и видимой среде.

Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны

электромагнитное излучение.Отношение синуса угла падения относительно

нормаль, проведенная к плоскости преломления (α) луча к синусу угла

разрушение (β), когда луч проходит от среды A к среде B, называется относительным показателем преломления для этой пары сред.

Величина n является относительным показателем преломления среды B согласно

.

отношение к окружающей среде A, и

Относительный показатель преломления среды A относительно

Показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного прибора

-е пространство называется его абсолютным показателем преломления или

.

просто показатель преломления данной среды (таблица 1).

Таблица 1 - Показатели преломления различных сред

Жидкости имеют показатель преломления в диапазоне 1,2–1,9. Твердый

вещества 1.3-4.0. Некоторые минералы не имеют точного индикаторного значения.

для преломления. Его значение находится в некой «вилке» и определяет -

.

по наличию примесей в кристаллической структуре, что определяет цвет

кристалл.

Определить минерал по его «цвету» сложно.Итак, минерал корунд существует в виде рубина, сапфира, лейкосапфира, различающихся на

.

показатель преломления и цвет. Красные корунды называются рубинами

(примесь хрома), синий бесцветный, синий, розовый, желтый, зеленый,

фиолетовый - сапфиры (примеси кобальта, титана и др.). Светлый

ные сапфиры или бесцветный корунд называют лейкосапфиром (широко

используется в оптике как светофильтр). Показатель преломления этих кристаллов

Стали

лежат в диапазоне 1.757-1.778 и является основанием для идентификации

Рисунок 3.1 - Рубин Рисунок 3.2 - Сапфирово-синий

Органические и неорганические жидкости также имеют характерные значения показателей преломления, которые характеризуют их как химические

соединений и качество их синтеза (таблица 2):

Таблица 2 - Показатели преломления некоторых жидкостей при 20 ° C

4.2. Рефрактометрия: понятие, принцип.

Метод исследования веществ, основанный на определении показателя

(коэффициента) преломления (преломления), называется рефрактометрией (из

лат.refractus - преломленный и греческий. метрео - измерение). Рефрактометрия

(рефрактометрический метод) используется для идентификации химических веществ

соединения, количественный и структурный анализ, определение физических

химических параметров веществ. Реализован принцип рефрактометрии

в рефрактометрах Аббе, показанных на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принцип рефрактометрии

Призма Аббе состоит из двух прямоугольных призм:

тел и мерный, сложенный по ребрам гипотенузы.Осветитель-

Призма

имеет шероховатую (матовую) кромку гипотенузы и предназначена для

чена для освещения образца жидкости, помещенной между призмами.

Рассеянный свет проходит через плоскопараллельный слой исследуемой жидкости и, преломляясь в жидкости, падает на измерительную призму. Измерительная призма изготовлена ​​из оптически плотного стекла (тяжелый кремень) и имеет показатель преломления более 1,7. По этой причине рефрактометр Аббе измеряет n значений меньше 1.7. Увеличить диапазон измерения показателя преломления можно только заменой измерительной призмы.

Образец наливают на поверхность гипотенузы измерительной призмы и прижимают светящейся призмой. При этом между призмами, в которых находится образец, остается зазор 0,1-0,2 мм, а через

, пропускающий преломленный свет. Для измерения показателя преломления

используют явление полного внутреннего отражения. Состоит из

следующий.

Если лучи 1, 2, 3 падают на границу раздела двух сред, то в зависимости от

от угла падения при наблюдении за ними в преломляющей среде будет

наблюдают наличие перехода областей разной освещенности. Подключается

при падении части света на преломляющую границу под углом, близким к

ким на 90 ° по отношению к нормали (луч 3). (Фигура 2).

Рисунок 2 - Изображение преломленных лучей

Эта часть лучей не отражается и поэтому образует более светлый объем

преломление.Также отражаются лучи с меньшими углами

и преломление. Таким образом, формируется область более низкой освещенности. В объеме

Линза показывает граничную линию полного внутреннего отражения, позиция

, который зависит от преломляющих свойств образца.

Устранение явления дисперсии (окрашивание границы раздела между двумя областями освещения в цвета радуги из-за использования сложного белого света в рефрактометрах Аббе) достигается за счет использования в компенсаторе двух призм Амичи, установленных в телескоп.При этом на линзу проецируется шкала (рис. 3). Для анализа достаточно 0,05 мл жидкости.

Рисунок 3 - Вид через окуляр рефрактометра. (Правая шкала отражает

концентрация измеряемого компонента в ppm)

Помимо анализа однокомпонентных проб,

двухкомпонентные системы (водные растворы, растворы веществ, в которых

или растворитель). В идеальных двухкомпонентных системах (формовочная -

без изменения объема и поляризуемости компонентов) зависимость показана

Показатель преломления

от состава близок к линейному, если состав выражен в

объемные доли (в процентах)

где: n, n1, n2 - показатели преломления смеси и компонентов,

V1 и V2 - объемные доли компонентов (V1 + V2 = 1).

Влияние температуры на показатель преломления определяется двумя

факторов: изменение количества жидких частиц в единице объема и

Температурная зависимость поляризуемости молекул. Второй множитель становится

.

становится значимым только при очень больших изменениях температуры.

Температурный коэффициент показателя преломления пропорционален температурному коэффициенту плотности. Поскольку все жидкости расширяются при нагревании, их показатели преломления уменьшаются с повышением температуры.Температурный коэффициент зависит от температуры жидкости, но в небольших диапазонах температур его можно считать постоянным. По этой причине большинство рефрактометров не имеют термостатирования, но в некоторых конструкциях предусмотрено

термостатирование воды.

Линейная экстраполяция показателя преломления с изменениями температуры допустима для небольших температурных перепадов (10–20 ° C).

Точное определение показателя преломления в широком диапазоне температур осуществляется по эмпирическим формулам вида:

nt = n0 + at + bt2 +...

Для рефрактометрии растворов в широком диапазоне концентраций

используют таблицы или эмпирические формулы. Показать зависимость

Показатель преломления водных растворов некоторых веществ от концентрации

близок к линейному и позволяет определять концентрацию этих веществ в

вода в широком диапазоне концентраций (Рисунок 4) с использованием рефракционной

томометров.

Рисунок 4 - Показатель преломления некоторых водных растворов

Обычно n жидких и твердых тел определяют рефрактометрами с точностью

до 0.0001. Наиболее распространены рефрактометры Аббе (рис. 5) с призматическими узлами и компенсаторами дисперсии, позволяющими определять nD в «белом» свете по шкале или цифровому индикатору.

Рисунок 5 - Рефрактометр Аббе (IRF-454; IRF-22)

refraction - Что означает «относительный», когда мы говорим о показателе преломления?

Когда кто-то заявляет, что показатель преломления стекла равен $ \ frac 3 2 $, тогда это означает показатель преломления, когда свет исходит из вакуума в стекле, и это соотношение

$ _ {\ rm вакуум} n _ {\ rm glass} = \ dfrac {\ text {скорость света в вакууме}} {\ text {скорость света в стекле}} \ приблизительно \ dfrac {3 \ times 10 ^ 8} {2 \ times 10 ^ 8} = \ dfrac 3 2 $

, и это часто называют абсолютным показателем преломления и просто записывают как $ n _ {\ rm glass} $. 8} = \ dfrac 2 3 $.

Если обозначить, что показатель преломления при переходе от среды $ A $ к среде $ B $ равен $ _ {\ rm A} n _ {\ rm B} $, а абсолютный показатель преломления среды $ A $ равен $ _ { \ rm V} n _ {\ rm A} = n _ {\ rm A} $, а для среды $ B $ это $ _ {\ rm V} n _ {\ rm B} = n _ {\ rm B} $, тогда это относительно легко показать, что

$ _ {\ rm A} n _ {\ rm B} = \ dfrac {n _ {\ rm B}} {n _ {\ rm A}}

долл. США

При взаимодействии и границе между двумя средами $ A $ и $ B $, где угол в среде $ A $ равен $ \ theta _ {\ rm A} $, а угол в среде $ B $ равен $ \ theta _ {\ rm B } $, возможно, проще использовать абсолютные показатели преломления (относительно вакуума) следующим образом

$ n _ {\ rm A} \ sin \ theta _ {\ rm A} = n _ {\ rm B} \ sin \ theta _ {\ rm B} $

Веб-сайт открытых дверей: IB Физика: ОПТИКА: ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

Когда свет переходит из одной среды в другую, его скорость может изменение .
Изменение скорости может привести к изменению направления движения света.
Изменение направления называется преломлением .
Оптическая плотность
Учитывая две прозрачные среды, A и B, если свет распространяется медленнее в среде B, чем в среде A, мы говорим, что среда B на (оптически) плотнее , чем средний А.
Показатель преломления
На схеме ниже представлен узкий луч света, проходящий через через границу между двумя разными медиа.
На светофоре не было начерчено стрелок, потому что он мог идти в любом случае; путь будет таким же.
Показатель преломления света, переходящего из среды 1 в среду 2 (записано 1 n 2 ) определяется как
Поскольку ситуация обратима, ясно, что
Если среда 1 представляет собой вакуум (или воздух), то соотношение двух скоростей называется абсолютным показателем преломления среды 2 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *