Loven om lysbrydning. Absolut og relative indikatorer(koefficienter for) brydning. Total intern refleksion

Loven om lysbrydning blev etableret eksperimentelt i det 17. århundrede. Når lyset går fra et gennemsigtigt medium til et andet, kan lysets retning ændre sig. Ændringen i lysets retning ved grænsen af ​​forskellige medier kaldes lysets brydning. Som et resultat af brydning sker der en tilsyneladende ændring i objektets form. (eksempel: ske i et glas vand). Loven om lysbrydning: Ved grænsen af ​​to medier ligger den brydte stråle i indfaldsplanet og danner, med normalen til grænsefladen gendannet ved indfaldspunktet, en brydningsvinkel, således at: =n 1-indfald, 2-refleksion, n-brydningsindeks (f. Snelius) - relativ indikator Brydningsindekset for en stråle, der falder ind på et medium fra luftløst rum, kaldes dens absolut brydningsindeks. Indfaldsvinklen, ved hvilken den brudte stråle begynder at glide langs grænsefladen mellem to medier uden at passere ind i et optisk tættere medium - begrænsende vinkel for total intern refleksion. Total intern refleksion- intern refleksion, forudsat at indfaldsvinklen overstiger en vis kritisk vinkel. I dette tilfælde reflekteres den indfaldende bølge fuldstændigt, og værdien af ​​refleksionskoefficienten overstiger dens maksimum store værdier til polerede overflader. Refleksionen af ​​total intern refleksion er uafhængig af bølgelængde. I optik observeres dette fænomen for et bredt spektrum elektromagnetisk stråling, herunder røntgenområde. I geometrisk optik er fænomenet forklaret inden for rammerne af Snells lov. I betragtning af, at brydningsvinklen ikke kan overstige 90°, finder vi, at ved en indfaldsvinkel, hvis sinus er større end forholdet mellem det mindre brydningsindeks og det større indeks, skal den elektromagnetiske bølge reflekteres fuldstændigt ind i det første medium. Eksempel: Den lyse glans af mange naturlige krystaller, og især skære ædle og halvædelsten forklaret af total indre refleksion, som et resultat af hvilken hver stråle, der kommer ind i krystallen, dannes stort antal Ganske lyse stråler udsendes, farvet som følge af spredning.

Lad os gå til en mere detaljeret betragtning af brydningsindekset, som vi introducerede i §81, da vi formulerede brydningsloven.

Brydningsindekset afhænger af de optiske egenskaber af både det medium, hvorfra strålen falder, og det medium, den trænger ind i. Brydningsindekset opnået, når lys fra et vakuum falder på et hvilket som helst medium, kaldes det absolutte brydningsindeks for dette medium.

Ris. 184. Relativt brydningsindeks for to medier:

Lad det absolutte brydningsindeks for det første medium være og det for det andet medium - . I betragtning af brydning ved grænsen af ​​det første og andet medie sikrer vi, at brydningsindekset under overgangen fra det første medium til det andet, det såkaldte relative brydningsindeks, er lig med forholdet mellem de absolutte brydningsindekser for andet og første medie:

(Fig. 184). Tværtimod, når vi går fra det andet medium til det første, har vi et relativt brydningsindeks

Den etablerede forbindelse mellem to mediers relative brydningsindeks og deres absolutte brydningsindeks kunne teoretisk udledes uden nye eksperimenter, ligesom dette kan gøres for reversibilitetsloven (§82),

Et medium med et højere brydningsindeks kaldes optisk tættere. Brydningsindekset for forskellige medier i forhold til luft måles normalt. Luftens absolutte brydningsindeks er . Således er det absolutte brydningsindeks for ethvert medium relateret til dets brydningsindeks i forhold til luft med formlen

Tabel 6. Brydningsindeks forskellige stoffer i forhold til luft

Brydningsindekset afhænger af lysets bølgelængde, dvs. af dets farve. Forskellige farver svarer til forskellige brydningsindekser. Dette fænomen, kaldet spredning, spiller vigtig rolle i optik. Vi vil behandle dette fænomen gentagne gange i de efterfølgende kapitler. Dataene angivet i tabel. 6, se gult lys.

Det er interessant at bemærke, at loven om refleksion formelt kan skrives i samme form som loven om brydning. Lad os huske, at vi blev enige om altid at måle vinkler fra den vinkelrette til den tilsvarende stråle. Derfor skal vi betragte indfaldsvinklen og reflektionsvinklen for at have modsatte fortegn, dvs. loven om refleksion kan skrives som

Ved at sammenligne (83.4) med brydningsloven ser vi, at refraktionsloven kan betragtes som et særligt tilfælde af brydningsloven ved . Denne formelle lighed mellem lovene for refleksion og brydning er til stor gavn ved løsning af praktiske problemer.

I den foregående præsentation havde brydningsindekset betydningen af ​​en konstant for mediet, uafhængig af intensiteten af ​​lys, der passerer gennem det. Denne fortolkning af brydningsindekset er ret naturlig, men i tilfælde af høje strålingsintensiteter, opnåelige ved hjælp af moderne lasere, er det ikke berettiget. Egenskaberne af mediet, gennem hvilket stærk lysstråling passerer, afhænger i dette tilfælde af dets intensitet. Som de siger, bliver miljøet ikke-lineært. Mediets ikke-linearitet manifesterer sig især i det faktum, at en lysbølge med høj intensitet ændrer brydningsindekset. Brydningsindeksets afhængighed af strålingsintensiteten har formen

Her er det sædvanlige brydningsindeks, og er det ikke-lineære brydningsindeks, og er proportionalitetsfaktoren. Det ekstra led i denne formel kan enten være positivt eller negativt.

De relative ændringer i brydningsindekset er relativt små. Ved ikke-lineært brydningsindeks. Men selv sådanne små ændringer i brydningsindekset er mærkbare: de manifesterer sig i et ejendommeligt fænomen med selvfokusering af lys.

Lad os betragte et medium med et positivt ikke-lineært brydningsindeks. I dette tilfælde er områder med øget lysintensitet samtidigt områder med øget brydningsindeks. Normalt i virkeligheden laserstråling Intensitetsfordelingen over tværsnittet af strålen af ​​stråler er uensartet: intensiteten er maksimal langs aksen og falder jævnt mod strålens kanter, som vist i fig. 185 solide kurver. En lignende fordeling beskriver også ændringen i brydningsindekset over tværsnittet af en celle med et ikke-lineært medium, langs hvis akse udbreder sig laserstråle. Brydningsindekset, som er størst langs kuvettens akse, falder jævnt mod dens vægge (stiplede kurver i fig. 185).

En stråle af stråler, der forlader laseren parallelt med aksen, og kommer ind i et medium med et variabelt brydningsindeks, afbøjes i den retning, hvor det er større. Derfor fører den øgede intensitet nær kuvetten til en koncentration af lysstråler i dette område, vist skematisk i tværsnit og i fig. 185, og det fører til en yderligere stigning. I sidste ende reduceres det effektive tværsnit af en lysstråle, der passerer gennem et ikke-lineært medium, betydeligt. Lys passerer gennem en smal kanal med et højt brydningsindeks. Således indsnævres laserstrålen af ​​stråler, og det ikke-lineære medium, under påvirkning af intens stråling, fungerer som en samlelinse. Dette fænomen kaldes selvfokusering. Det kan for eksempel observeres i flydende nitrobenzen.

Ris. 185. Fordeling af strålingsintensitet og brydningsindeks over tværsnittet af en laserstråle af stråler ved indgangen til kuvetten (a), nær inputenden (), i midten (), nær udgangsenden af ​​kuvetten ( )

Bestemmelse af brydningsindekset for transparente faste stoffer

Og væsker

Enheder og tilbehør: mikroskop med lysfilter, plan-parallel plade med mærke AB i form af et kryds; refraktometer mærke "RL"; sæt væsker.

Formålet med arbejdet: bestemme brydningsindekset for glas og væsker.

Bestemmelse af brydningsindekset for glas ved hjælp af et mikroskop

For at bestemme brydningsindekset for transparent solid Der anvendes en plan-parallel plade lavet af dette materiale med et mærke.

Mærket består af to indbyrdes vinkelrette ridser, hvoraf den ene (A) er påført i bunden, og den anden (B) påføres pladens øverste overflade. Pladen belyses med monokromatisk lys og ses gennem et mikroskop. På
ris. Figur 4.7 viser et tværsnit af pladen under undersøgelse med et lodret plan.

Strålerne AD og AE bevæger sig efter brydning ved glas-luft-grænsefladen i retningerne DD1 og EE1 og går ind i mikroskoplinsen.

En observatør, der ser på pladen fra oven, ser punkt A i skæringspunktet mellem fortsættelsen af ​​strålerne DD1 og EE1, dvs. i punkt C.

Således ser punkt A for observatøren ud til at være placeret i punkt C. Lad os finde sammenhængen mellem brydningsindekset n af pladematerialet, tykkelsen d og den tilsyneladende tykkelse d1 af pladen.

4.7 er det klart, at VD = VСtgi, BD = АВtgr, hvorfra

tgi/tgr = AB/BC,

hvor AB = d – pladetykkelse; BC = d1 tilsyneladende tykkelse af pladen.

Hvis vinklerne i og r er små, så

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

dem. Sini/Sinr = d/d1.

Under hensyntagen til loven om lysbrydning, får vi

d/d1-målingen foretages ved hjælp af et mikroskop.

Mikroskopets optiske design består af to systemer: et observationssystem, som omfatter en linse og et okular monteret i et rør, og et lyssystem, der består af et spejl og et aftageligt filter. Billedet fokuseres ved at dreje håndtagene på begge sider af røret.

En disk med en skiveskala er monteret på aksen af ​​det højre håndtag.

Aflæsningen b langs urskiven i forhold til den faste viser bestemmer afstanden h fra linsen til mikroskopstadiet:

K-koefficienten angiver, til hvilken højde mikroskoprøret bevæger sig, når håndtaget drejes 1°.

Linsens diameter i denne opsætning er lille i forhold til afstanden h, så den ekstreme stråle, der kommer ind i linsen, danner en lille vinkel i med mikroskopets optiske akse.

Lysets brydningsvinkle r i pladen er mindre end vinklen i, dvs. er også lille, hvilket svarer til tilstand (4.5).

Arbejdsordre

1. Placer pladen på mikroskopbordet, således at skæringspunktet mellem linje A og B (se fig.

Brydningsindeks

4,7) var i syne.

2. Drej løftemekanismens håndtag for at hæve røret til den øverste position.

3. Se gennem okularet og drej håndtaget for at sænke mikroskoprøret jævnt, indtil et klart billede af ridse B påført på pladens øvre overflade er synligt i synsfeltet. Registrer aflæsningen b1 af lemmen, som er proportional med afstanden h1 fra mikroskoplinsen til den øverste kant af pladen: h1 = kb1 (fig.

4. Fortsæt med at sænke røret jævnt, indtil du får et klart billede af ridse A, som for iagttageren ser ud til at være placeret ved punkt C. Optag en ny aflæsning b2 på skiven. Afstanden h1 fra linsen til den øverste overflade af pladen er proportional med b2:
h2 = kb2 (fig. 4.8, b).

Afstandene fra punkt B og C til linsen er lige store, da observatøren ser dem lige tydeligt.

Forskydningen af ​​røret h1-h2 er lig med pladens tilsyneladende tykkelse (fig.

d1 = h1-h2 = (b1-b2)k. (4,8)

5. Mål pladetykkelsen d ved skæringspunktet mellem slagene. For at gøre dette skal du placere en ekstra glasplade 2 under pladen 1 under undersøgelse (fig. 4.9) og sænke mikroskoprøret, indtil linsen (let) rører pladen under undersøgelse. Bemærk indikationen på drejeknappen a1. Fjern pladen under undersøgelse, og sænk mikroskoprøret, indtil linsen rører plade 2.

Bemærk læsning a2.

Mikroskoplinsen vil så sænkes til en højde svarende til tykkelsen af ​​pladen under undersøgelse, dvs.

d = (a1-a2)k. (4,9)

6. Beregn brydningsindekset for pladematerialet ved hjælp af formlen

n = d/d1 = (a1-a2)/(bl-b2). (4,10)

7. Gentag alle ovenstående målinger 3 - 5 gange, beregn gennemsnitsværdien af ​​n, absolut og relativ fejl rn og rn/n.

Bestemmelse af brydningsindeks for væsker ved hjælp af et refraktometer

Instrumenter, der bruges til at bestemme brydningsindekser, kaldes refraktometre.

Generelt overblik og optisk design RL refraktometer er vist i fig. 4.10 og 4.11.

Måling af brydningsindekset for væsker ved hjælp af et RL refraktometer er baseret på fænomenet med brydning af lys, der passerer gennem grænsefladen mellem to medier med forskellige brydningsindeks.

Lysstråle (fig.

4.11) fra kilde 1 (glødelampe eller dagslys diffust lys) ved hjælp af spejl 2 ledes gennem et vindue i apparatkroppen til et dobbeltprisme bestående af prisme 3 og 4, som er lavet af glas med et brydningsindeks på 1,540 .

Overflade AA på det øvre lysprisme 3 (fig.

4.12, a) mat og tjener til at belyse det diffuse lys af den påførte væske tyndt lag i mellemrummet mellem prismerne 3 og 4. Lys spredt af den matte overflade 3 passerer gennem et plan-parallelt lag af den undersøgte væske og falder på den diagonale flade af eksplosivet i det nedre prisme 4 under forskellige
vinkler i fra nul til 90°.

For at undgå fænomenet med total intern refleksion af lys på overfladen af ​​eksplosivstoffet, skal brydningsindekset for den undersøgte væske være mindre end brydningsindekset for glasset af prisme 4, dvs.

mindre end 1.540.

En lysstråle, hvis indfaldsvinkel er 90°, kaldes græsning.

Den glidende stråle, der brydes ved væske-glas-grænsefladen, vil bevæge sig i prisme 4 ved den maksimale brydningsvinkel r pr< 90о.

Brydningen af ​​en glidende stråle i punkt D (se fig. 4.12, a) overholder loven

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

eller nf = nst sinrpr, (4.12)

da sinipr = 1.

På overfladen BC af prisme 4 sker brydning af lysstråler og derefter

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

hvor a er den brydende stråle af prisme 4.

Ved i fællesskab at løse ligningssystemet (4.12), (4.13), (4.14), kan vi opnå en formel, der relaterer brydningsindekset nj for den undersøgte væske med den begrænsende brydningsvinkel r'pr for strålen, der kommer ud af prisme 4:

Hvis et teleskop placeres i banen for strålerne, der kommer ud fra prisme 4, vil den nederste del af dets synsfelt blive oplyst, og den øverste del vil være mørk. Grænsefladen mellem de lyse og mørke felter er dannet af stråler med en maksimal brydningsvinkel r¢pr. Der er ingen stråler med en brydningsvinkel mindre end r¢pr i dette system (fig.

Værdien af ​​r¢pr og positionen af ​​chiaroscuro-grænsen afhænger derfor kun af brydningsindekset nf for den undersøgte væske, da nst og a er konstante værdier i denne enhed.

Når du kender nst, a og r¢pr, kan du beregne nl ved hjælp af formel (4.15). I praksis bruges formel (4.15) til at kalibrere refraktometerskalaen.

Til skala 9 (se.

ris. 4.11) til venstre er brydningsindeksværdierne for ld = 5893 Å. Foran okularet 10 - 11 er der en plade 8 med et mærke (—-).

Ved at flytte okularet sammen med plade 8 langs skalaen, er det muligt at justere mærket med grænsefladen mellem det mørke og lyse synsfelt.

Inddelingen af ​​den graduerede skala 9, der falder sammen med mærket, giver værdien af ​​brydningsindekset nl for den undersøgte væske. Linse 6 og okular 10 - 11 danner et teleskop.

Roterende prisme 7 ændrer strålens forløb og dirigerer den ind i okularet.

På grund af spredningen af ​​glas og væsken, der undersøges, opnås i stedet for en klar grænse mellem de mørke og lyse felter, når de observeres i hvidt lys, en regnbuestribe. For at eliminere denne effekt anvendes dispersionskompensator 5, der er installeret foran teleskoplinsen. Hoveddelen af ​​kompensatoren er et prisme, som er limet sammen fra tre prismer og kan rotere i forhold til teleskopets akse.

Brydningsvinklerne for prismet og deres materiale er valgt således, at gult lys med en bølgelængde ld = 5893 Å passerer gennem dem uden brydning. Hvis et kompenserende prisme er installeret på banen for de farvede stråler, så dets spredning er lige stor, men modsat i fortegn til spredningen af ​​måleprismet og væsken, så vil den totale spredning være nul. I dette tilfælde vil strålen af ​​lysstråler blive opsamlet i en hvid stråle, hvis retning falder sammen med retningen af ​​den begrænsende gule stråle.

Når det kompenserende prisme drejes, elimineres farveskæringen. Sammen med prisme 5 roterer spredningsskiven 12 i forhold til den stationære viser (se fig. 4.10). Rotationsvinklen Z af lemmen gør det muligt at bedømme værdien af ​​den gennemsnitlige spredning af den undersøgte væske.

Skiveskalaen skal være gradueret. Der følger en tidsplan med installationen.

Arbejdsordre

1. Hæv prisme 3, anbring 2-3 dråber af testvæsken på overfladen af ​​prisme 4 og sænk prisme 3 (se fig. 4.10).

3. Brug okulær sigtning til at opnå et skarpt billede af skalaen og grænsefladen mellem synsfelterne.

4. Roterende håndtag 12 på kompensator 5, ødelægge farve maleri grænser mellem synsfelter.

Flyt okularet langs skalaen, juster mærket (—-) med kanten af ​​det mørke og lyse felt og skriv værdien af ​​væskeindikatoren ned.

6. Undersøg det foreslåede sæt af væsker og evaluer målefejlen.

7. Efter hver måling aftørres overfladen af ​​prismerne filterpapir, gennemblødt i destilleret vand.

Sikkerhedsspørgsmål

Mulighed 1

Definer de absolutte og relative brydningsindekser for et medium.

2. Tegn strålernes bane hen over grænsefladen mellem to medier (n2> n1 og n2< n1).

3. Få et forhold, der relaterer brydningsindekset n med tykkelsen d og den tilsyneladende tykkelse d¢ af pladen.

4. Opgave. Den begrænsende vinkel for total indre refleksion for et bestemt stof er 30°.

Find brydningsindekset for dette stof.

Svar: n =2.

Mulighed 2

1. Hvad er fænomenet total indre refleksion?

2. Beskriv design og funktionsprincip for RL-2 refraktometeret.

3. Forklar kompensatorens rolle i et refraktometer.

4. Opgave. En pære sænkes fra midten af ​​en rund tømmerflåde til en dybde på 10 m. Find flådens minimumsradius, mens ikke en eneste stråle fra pæren bør nå overfladen.

Svar: R = 11,3 m.

BRYDNINGSINDEKS, eller BRYDNINGSINDEKS, er et abstrakt tal, der karakteriserer brydningsevnen af ​​et gennemsigtigt medium. Brydningsindekset er betegnet latinsk bogstavπ og er defineret som forholdet mellem sinus for indfaldsvinklen og sinus for brydningsvinklen for en stråle, der kommer ind fra et hulrum ind i et givet transparent medium:

n = sin α/sin β = const eller som forholdet mellem lysets hastighed i tomhed og lysets hastighed i et givet transparent medium: n = c/νλ fra tomhed til et givet transparent medium.

Brydningsindekset betragtes som et mål for den optiske tæthed af et medium

Brydningsindekset bestemt på denne måde kaldes det absolutte brydningsindeks i modsætning til det relative såkaldte.

e viser, hvor mange gange lysets udbredelseshastighed bremses, når dets brydningsindeks ændres, hvilket er bestemt af forholdet mellem sinus for indfaldsvinklen og sinus for brydningsvinklen, når strålen passerer fra et medium på. en tæthed til et medium af en anden tæthed. Det relative brydningsindeks er lig med forholdet mellem de absolutte brydningsindeks: n = n2/n1, hvor n1 og n2 er de absolutte brydningsindekser for det første og andet medium.

Det absolutte brydningsindeks for alle legemer - faste, flydende og gasformige - er større end én og går fra 1 til 2, overstiger kun 2 i sjældne tilfælde.

Brydningsindekset afhænger af både mediets egenskaber og lysets bølgelængde og stiger med aftagende bølgelængde.

Derfor tildeles et indeks til bogstavet p, der angiver, hvilken bølgelængde indikatoren tilhører.

BRYDNINGSINDEKS

For eksempel er brydningsindekset for TF-1-glas i den røde del af spektret nC = 1,64210, og i den violette del er nG' = 1,67298.

Brydningsindekser for nogle gennemsigtige legemer

Luft - 1,000292

Vand - 1.334

Ether - 1.358

Ethylalkohol - 1,363

Glycerin - 1.473

Økologisk glas (plexiglas) - 1, 49

Benzen - 1.503

(Kroneglas - 1,5163

Gran (canadisk), balsam 1,54

Glas tung krone - 1, 61 26

Flintglas - 1,6164

Kulstofdisulfid - 1,629

Glas tung flint - 1, 64 75

Monobromonaftalen - 1,66

Glas er den tungeste flint - 1,92

Diamant - 2,42

Forskellen i brydningsindekset for forskellige dele af spektret er årsagen til kromatisme, dvs.

nedbrydning af hvidt lys, når det passerer gennem brydende elementer - linser, prismer osv.

Laboratoriearbejde nr. 41

Bestemmelse af brydningsindeks for væsker ved hjælp af et refraktometer

Formålet med arbejdet: bestemmelse af væskers brydningsindeks ved metoden med total intern refleksion ved hjælp af et refraktometer IRF-454B; undersøgelse af afhængigheden af ​​en opløsnings brydningsindeks af dens koncentration.

Beskrivelse af installation

Når ikke-monokromatisk lys brydes, nedbrydes det i dets komponentfarver til et spektrum.

Dette fænomen skyldes afhængigheden af ​​et stofs brydningsindeks af lysets frekvens (bølgelængde) og kaldes lysspredning.

Det er sædvanligt at karakterisere brydningsevnen af ​​et medium ved brydningsindekset ved bølgelængden λ = 589,3 nm (gennemsnitsværdien af ​​bølgelængderne af to tætte gule linjer i spektret af natriumdamp).

60. Hvilke metoder til bestemmelse af koncentrationen af ​​stoffer i en opløsning anvendes ved atomabsorptionsanalyse?

Dette brydningsindeks er betegnet nD.

Spredningsmålet er den gennemsnitlige spredning, defineret som forskellen ( nF-nC), Hvor nF- brydningsindeks for et stof ved en bølgelængde λ = 486,1 nm (blå linje i brintspektret), nC– stoffets brydningsindeks λ - 656,3 nm (rød linje i brintspektret).

Et stofs brydning er karakteriseret ved værdien af ​​den relative spredning: Opslagsbøger giver normalt værdien omvendt til den relative spredning, dvs.

dvs. hvor er spredningskoefficienten eller Abbe-tallet.

Installationen til bestemmelse af brydningsindekset for væsker består af et refraktometer IRF-454B med grænserne for måling af indikatoren; brydning nD i området fra 1,2 til 1,7; testvæske, servietter til aftørring af overflader på prismer.

Refraktometer IRF-454B er et instrument designet til direkte at måle væskers brydningsindeks samt til at bestemme den gennemsnitlige spredning af væsker under laboratorieforhold.

Funktionsprincip for enheden IRF-454B baseret på fænomenet total intern refleksion af lys.

Det skematiske diagram af enheden er vist i fig. 1.

Væsken, der skal testes, placeres mellem de to flader af prisme 1 og 2. Prisme 2 med en velpoleret kant AB er måling, og prisme 1 med en mat kant EN1 I1 - belysning. Stråler fra en lyskilde falder på kanten EN1 MED1 , bryde, falde på mat overflade EN1 I1 og er spredt af denne overflade.

Derefter passerer de gennem laget af væsken under undersøgelse og når overfladen. AB prismer 2.

Ifølge loven om brydning, hvor og er brydningsvinklerne for stråler i henholdsvis væsken og prismet.

Efterhånden som indfaldsvinklen øges, øges brydningsvinklen også og når sin maksimale værdi, når dvs.

e. når en stråle i en væske glider over en overflade AB. Derfor,. Således er strålerne, der kommer ud fra prismet 2, begrænset til en bestemt vinkel.

Stråler, der kommer fra væsken ind i prisme 2 i store vinkler, gennemgår total intern refleksion ved grænsefladen AB og ikke passere gennem prismet.

Den pågældende enhed undersøger væsker, hvis brydningsindeks er mindre end brydningsindekset for prisme 2, derfor vil stråler i alle retninger, der brydes ved grænsen af ​​væsken og glasset, komme ind i prismet.

Det er klart, at den del af prismet, der svarer til strålerne, der ikke passerede igennem, bliver mørkere. Gennem teleskopet 4, der er placeret i banen for strålerne, der kommer ud af prismet, kan man observere opdelingen af ​​synsfeltet i lyse og mørke dele.

Ved at rotere systemet af prisme 1-2, er grænsefladen mellem de lyse og mørke felter på linje med krydset af trådene i teleskopokularet. Systemet af prisme 1-2 er forbundet med en skala, som er kalibreret i brydningsindeksværdier.

Skalaen er placeret i den nederste del af rørets synsfelt og giver, når man kombinerer et udsnit af synsfeltet med et kryds af tråde, den tilsvarende værdi af væskens brydningsindeks.

På grund af spredning vil grænsefladen af ​​synsfeltet i hvidt lys blive farvet. For at eliminere farvning, samt for at bestemme den gennemsnitlige spredning af teststoffet, anvendes kompensator 3, der består af to systemer af limede direkte synsprismer (Amichi-prismer).

Prismerne kan drejes samtidigt forskellige sider ved hjælp af en præcis roterende mekanisk anordning, hvorved kompensatorens egen dispersion ændres og farvningen af ​​grænsen af ​​synsfeltet, der observeres gennem det optiske system 4, elimineres. En tromle med en skala er forbundet til kompensatoren, hvorved spredningsparameteren er bestemt, så man kan beregne den gennemsnitlige spredning af stoffet.

Arbejdsordre

Juster enheden, så lyset fra kilden (glødelampen) kommer ind i lysprismet og oplyser synsfeltet jævnt.

2. Åbn måleprismet.

Brug en glasstang, påfør et par dråber vand på overfladen og luk forsigtigt prismet. Mellemrummet mellem prismerne skal fyldes jævnt med et tyndt lag vand (vær særlig opmærksom på dette).

Brug enhedens skrue med en skala, fjern farvningen af ​​synsfeltet og opnå en skarp grænse mellem lys og skygge. Juster den med en anden skrue med referencekrydset på instrumentokularet. Bestem brydningsindekset for vand ved hjælp af okularskalaen med en nøjagtighed på tusindedele.

Sammenlign de opnåede resultater med referencedata for vand. Hvis forskellen mellem det målte brydningsindeks og tabel 1 ikke overstiger ± 0,001, blev målingen udført korrekt.

Opgave 1

1. Forbered opløsningen bordsalt (NaCl) med en koncentration tæt på opløselighedsgrænsen (f.eks. C = 200 g/liter).

Mål brydningsindekset for den resulterende opløsning.

3. Ved at fortynde opløsningen et helt antal gange, opnå afhængigheden af ​​indikatoren; brydning på opløsningens koncentration og udfyld tabellen. 1.

Tabel 1

Øvelse. Hvordan opnås en opløsningskoncentration svarende til 3/4 af maksimum (initial) kun ved fortynding?

Byg en afhængighedsgraf n=n(C). Yderligere bearbejdning af forsøgsdata udføres efter anvist af læreren.

Behandling af eksperimentelle data

a) Grafisk metode

Bestem ud fra grafen hældning I, som under eksperimentelle forhold vil karakterisere det opløste stof og opløsningsmidlet.

2. Bestem koncentrationen af ​​opløsningen ved hjælp af grafen NaCl givet af laborant.

b) Analysemetode

Beregn ved hjælp af mindste kvadraters metode EN, I Og SB.

Baseret på de fundne værdier EN Og I bestemme den gennemsnitlige koncentration af opløsningen NaCl givet af laboranten

Sikkerhedsspørgsmål

Spredning af lys. Hvad er forskellen mellem normal spredning og unormal spredning?

2. Hvad er fænomenet total indre refleksion?

3. Hvorfor kan denne opsætning ikke måle brydningsindekset for en væske større end prismets brydningsindeks?

4. Hvorfor et prismeansigt EN1 I1 gør de det mat?

Nedbrydning, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En måde at vurdere graden af ​​psykisk nedbrydning på! funktioner målt ved Wechsler-Bellevue testen. Indekset er baseret på den observation, at nogle evner målt ved testen falder med alderen, men andre gør det ikke.

Indeks

Psykologisk encyklopædi

- register, navneregister, titler osv. I psykologi - en digital indikator for kvantitativ vurdering, karakterisering af fænomener.

Hvad afhænger et stofs brydningsindeks af?

Indeks

Psykologisk encyklopædi

1. De fleste generel betydning: alt, der bruges til at markere, identificere eller dirigere; angivelser, inskriptioner, tegn eller symboler. 2. En formel eller et tal, ofte udtrykt som en koefficient, der viser en sammenhæng mellem værdier eller målinger eller mellem...

Selskabelighed, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En egenskab, der udtrykker en persons omgængelighed. Et sociogram giver for eksempel blandt andre målinger en vurdering af de forskellige gruppemedlemmers omgængelighed.

Udvalg, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En formel til at estimere styrken af ​​en bestemt test eller testelement til at skelne individer fra hinanden.

Pålidelighed, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En statistik, der giver et skøn over sammenhængen mellem de faktiske værdier opnået fra en test og de teoretisk korrekte værdier.

Dette indeks er givet som værdien af ​​r, hvor r er den beregnede pålidelighedskoefficient.

Performance Forecasting, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En måling af, i hvilket omfang viden om en variabel kan bruges til at forudsige en anden variabel, givet at sammenhængen mellem variablerne er kendt. Normalt i symbolsk form er dette udtrykt som E, indekset er repræsenteret som 1 -((...

Ord, Indeks

Psykologisk encyklopædi

En generel betegnelse for enhver systematisk hyppighed af forekomst af ord i skriftligt og/eller talt sprog.

Ofte er sådanne indekser begrænset til specifikke sproglige områder, for eksempel første klasses lærebøger, forældre-barn interaktioner. Dog kendes skøn...

Kropsstrukturer, Indeks

Psykologisk encyklopædi

Eysencks foreslåede kropsmål baseret på forholdet mellem højde og brystomkreds.

De, hvis score var i det "normale" område blev kaldt mesomorfer, dem inden for en standardafvigelse eller over gennemsnittet blev kaldt leptomorfer, og dem inden for en standardafvigelse eller...

TIL FOREDRAG nr. 24

"INSTRUMENTELLE ANALYSEMETODER"

REFRAKTOMETRI.

Litteratur:

1. V.D. Ponomarev "Analytisk kemi" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analytisk kemi" 2004 s. 181-184

REFRAKTOMETRI.

Refraktometri er en af ​​de enkleste fysiske analysemetoder til en pris mindste mængde af analytten og udføres på meget kort tid.

Refraktometri- en metode baseret på fænomenet brydning eller brydning dvs.

ændrer retningen af ​​lysets udbredelse, når den passerer fra et medium til et andet.

Brydning, såvel som absorption af lys, er en konsekvens af dets interaktion med mediet.

Ordet refraktometri betyder måling lysbrydning, som estimeres ved værdien af ​​brydningsindekset.

Brydningsindeksværdi n afhænger af

1) om sammensætningen af ​​stoffer og systemer,

2) fra det faktum i hvilken koncentration og hvilke molekyler lysstrålen møder på sin vej, pga

Under påvirkning af lys polariseres molekyler af forskellige stoffer forskelligt. Det er på denne afhængighed, at den refraktometriske metode er baseret.

Denne metode har en række fordele, som et resultat af hvilke han fandt bred anvendelse både i kemisk forskning og i processtyring.

1) Måling af brydningsindekser er høje enkel proces, som udføres præcist og med minimal tid og stofmængde.

2) Typisk giver refraktometre en nøjagtighed på op til 10 % ved bestemmelse af lysets brydningsindeks og indholdet af analytten

Refraktometrimetoden bruges til at kontrollere autenticitet og renhed, til at identificere individuelle stoffer og til at bestemme strukturen af ​​organiske og uorganiske forbindelser, når man studerer opløsninger.

Refraktometri bruges til at bestemme sammensætningen af ​​to-komponent opløsninger og for ternære systemer.

Metodens fysiske grundlag

BRYDNINGSINDEKS.

Jo større forskellen er i lysets udbredelseshastighed i de to, jo større afvigelse af en lysstråle fra dens oprindelige retning, når den passerer fra et medium til et andet.

disse miljøer.

Lad os overveje brydningen af ​​en lysstråle ved grænsen af ​​to gennemsigtige medier I og II (se.

Ris.). Lad os blive enige om, at medium II har en større brydningsevne og derfor n1 Og n2— viser brydningen af ​​det tilsvarende medium. Hvis medium I ikke er vakuum eller luft, så vil forholdet mellem lysstrålens sin indfaldsvinkel og sin brydningsvinkle give værdien af ​​det relative brydningsindeks n rel. Værdi n rel.

Hvad er brydningsindekset for glas? Og hvornår skal du vide det?

kan også defineres som forholdet mellem brydningsindekserne for det pågældende medium.

notrel. = —— = —

Værdien af ​​brydningsindekset afhænger af

1) stoffernes art

Stoffets beskaffenhed i i dette tilfælde bestemmer graden af ​​deformerbarhed af dets molekyler under påvirkning af lys - graden af ​​polariserbarhed.

Jo mere intens polariserbarheden er, jo stærkere er lysets brydning.

2)bølgelængde af indfaldende lys

Brydningsindeksmålingen udføres ved en lysbølgelængde på 589,3 nm (linie D i natriumspektret).

Brydningsindeksets afhængighed af lysets bølgelængde kaldes dispersion.

Jo kortere bølgelængden er, jo større er brydningen. Derfor brydes stråler med forskellige bølgelængder forskelligt.

3)temperatur , hvor målingen udføres. Nødvendig stand bestemmelse af brydningsindekset er compliance temperatur regime. Normalt udføres bestemmelsen ved 20±0,30C.

Når temperaturen stiger, falder brydningsindekset, når temperaturen falder, stiger det..

Korrektionen for temperatureffekter beregnes ved hjælp af følgende formel:

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

nt – Farvel brydningsindeks ved en given temperatur,

n20-brydningsindeks ved 200C

Temperaturens indflydelse på brydningsindekserne for gasser og væsker er forbundet med værdierne af deres volumetriske ekspansionskoefficienter.

Volumenet af alle gasser og væsker stiger ved opvarmning, massefylden falder, og følgelig falder indikatoren

Brydningsindekset målt ved 200C og en lysbølgelængde på 589,3 nm er angivet af indekset nD20

Afhængigheden af ​​brydningsindekset for et homogent to-komponent system af dets tilstand etableres eksperimentelt ved at bestemme brydningsindekset for et antal standardsystemer (for eksempel løsninger), hvor indholdet af komponenter er kendt.

4) koncentration af stoffet i opløsning.

For mange vandige opløsninger af stoffer måles brydningsindekser ved forskellige koncentrationer og temperaturer pålideligt, og i disse tilfælde kan der bruges opslagsbøger refraktometriske tabeller.

Praksis viser, at med et indhold af opløst stof, der ikke overstiger 10-20%, sammen med grafisk metode i mange tilfælde kan du bruge lineær ligning type:

n=nej+FC,

n- opløsningens brydningsindeks,

ingen er brydningsindekset for et rent opløsningsmiddel,

C— koncentration af det opløste stof, %

F-empirisk koefficient, hvis værdi findes

ved at bestemme brydningsindekserne for opløsninger med kendt koncentration.

REFRAKTOMETRE.

Refraktometre er instrumenter, der bruges til at måle brydningsindekset.

Der er 2 typer af disse enheder: Abbe type og Pulfrich type refraktometer. I begge tilfælde er målinger baseret på bestemmelse af den maksimale brydningsvinkel. I praksis bruges refraktometre forskellige systemer: laboratorie-RL, universal RLU osv.

Brydningsindekset for destilleret vand er n0 = 1,33299, men praktisk taget tages denne indikator som reference som n0 =1,333.

Driftsprincippet for refraktometre er baseret på at bestemme brydningsindekset ved den begrænsende vinkelmetode (vinklen for total refleksion af lys).

Håndholdt refraktometer

Abbe refraktometer

Processer, der er forbundet med lys, er en vigtig komponent i fysikken og omgiver os overalt i vores hverdag. Det vigtigste i denne situation er lovene for refleksion og brydning af lys, som moderne optik er baseret på. Lysets brydning er en vigtig del af moderne videnskab.

Forvrængning effekt

Denne artikel vil fortælle dig, hvad fænomenet lysbrydning er, samt hvordan brydningsloven ser ud, og hvad der følger af den.

Grundlæggende om et fysisk fænomen

Når en stråle falder på en overflade, der er adskilt af to transparente stoffer med forskellige optiske tætheder (f.eks. forskellige glas eller i vand), vil en del af strålerne blive reflekteret, og en del vil trænge ind i den anden struktur (f.eks. vil formere sig i vand eller glas). Når man bevæger sig fra et medium til et andet, ændrer en stråle typisk sin retning. Dette er fænomenet lysbrydning.
Refleksion og brydning af lys er især synlig i vand.

Forvrængningseffekt i vand

Ser man på ting i vand, ser de forvrænget ud. Dette er især mærkbart ved grænsen mellem luft og vand. Visuelt ser undervandsobjekter ud til at være lidt afbøjet. Det beskrevne fysiske fænomen er netop årsagen til, at alle genstande fremstår forvrængede i vand. Når strålerne rammer glasset, er denne effekt mindre mærkbar.
Brydning af lys er et fysisk fænomen, der er karakteriseret ved en ændring i bevægelsesretningen for en solstråle i det øjeblik, den bevæger sig fra et medie (struktur) til et andet.
For at forbedre forståelsen denne proces, overvej et eksempel på en stråle, der rammer vand fra luft (tilsvarende for glas). Ved at tegne en vinkelret linje langs grænsefladen kan lysstrålens brydningsvinkel og retur måles. Denne indikator (brydningsvinkel) vil ændre sig, når strømmen trænger ind i vandet (inde i glasset).
Vær opmærksom! Denne parameter forstås som den vinkel, der dannes af en vinkelret trukket til adskillelsen af ​​to stoffer, når en stråle trænger ind fra den første struktur til den anden.

Strålepassage

Den samme indikator er typisk for andre miljøer. Det er blevet fastslået, at denne indikator afhænger af stoffets densitet. Hvis strålen falder fra en mindre tæt til en tættere struktur, vil den dannede forvrængningsvinkel være større. Og hvis det er omvendt, så er det mindre.
Samtidig vil en ændring i faldets hældning også påvirke denne indikator. Men forholdet mellem dem forbliver ikke konstant. Samtidig vil forholdet mellem deres sinus forblive en konstant værdi, hvilket afspejles af følgende formel: sinα / sinγ = n, hvor:

• n er en konstant værdi, der er beskrevet for hvert specifikt stof (luft, glas, vand osv.). Derfor, hvad denne værdi vil være, kan bestemmes ved hjælp af specielle tabeller;
• α – indfaldsvinkel;
• γ – brydningsvinkel.

For at bestemme dette fysiske fænomen og brydningsloven blev skabt.

Fysisk lov

Loven om brydning af lysstrømme giver os mulighed for at bestemme karakteristikaene for gennemsigtige stoffer. Selve loven består af to bestemmelser:

• første del. Strålen (hændelse, modificeret) og vinkelret, som blev genoprettet ved indfaldspunktet på grænsen, for eksempel af luft og vand (glas osv.), vil være placeret i samme plan;
• anden del. Forholdet mellem sinus for indfaldsvinklen og sinus af samme vinkel dannet ved krydsning af grænsen vil være en konstant værdi.

Beskrivelse af loven

Desuden forlader strålen i øjeblikket den anden struktur ind i den første (for eksempel når den passerer lysstrøm fra luften, gennem glasset og tilbage i luften), vil der også opstå en forvrængningseffekt.

En vigtig parameter for forskellige objekter

Hovedindikatoren i denne situation er forholdet mellem sinus af indfaldsvinklen og en lignende parameter, men for forvrængning. Som det følger af loven beskrevet ovenfor, er denne indikator en konstant værdi.
Desuden, når værdien af ​​faldhældningen ændres, vil den samme situation være typisk for en lignende indikator. Denne parameter har stor værdi, da det er en integreret egenskab af transparente stoffer.

Indikatorer for forskellige objekter

Takket være denne parameter kan du ret effektivt skelne mellem glastyper såvel som forskellige ædelsten. Det er også vigtigt for at bestemme lysets hastighed ind forskellige miljøer.

Vær opmærksom! Højeste hastighed lysstrøm - i et vakuum.

Når du flytter fra et stof til et andet, vil dets hastighed falde. For eksempel vil diamant, som har det højeste brydningsindeks, have en fotonudbredelseshastighed 2,42 gange højere end luft. I vand vil de sprede sig 1,33 gange langsommere. For forskellige typer glas varierer denne parameter fra 1,4 til 2,2.

Vær opmærksom! Nogle glas har et brydningsindeks på 2,2, hvilket er meget tæt på diamant (2,4). Derfor er det ikke altid muligt at skelne et stykke glas fra en ægte diamant.

Optisk tæthed af stoffer

Lys kan trænge igennem forskellige stoffer, som er karakteriseret ved forskellige optiske tætheder. Som vi sagde tidligere, ved hjælp af denne lov kan du bestemme densitetskarakteristikken for mediet (strukturen). Jo tættere den er, jo langsommere er den hastighed, hvormed lyset vil forplante sig gennem det. For eksempel vil glas eller vand være mere optisk tæt end luft.
Ud over at denne parameter er en konstant værdi, afspejler den også forholdet mellem lyshastigheden i to stoffer. Den fysiske betydning kan vises som følgende formel:

Denne indikator fortæller, hvordan fotonernes udbredelseshastighed ændres, når de bevæger sig fra et stof til et andet.

En anden vigtig indikator

Når en lysstrøm bevæger sig gennem gennemsigtige genstande, er dens polarisering mulig. Det observeres under passagen af ​​en lysflux fra dielektriske isotrope medier. Polarisering opstår, når fotoner passerer gennem glas.

Polarisationseffekt

Delvis polarisering observeres, når indfaldsvinklen af ​​lysfluxen ved grænsen af ​​to dielektrikum adskiller sig fra nul.

Graden af ​​polarisering afhænger af, hvad indfaldsvinklerne var (Brewsters lov).

Fuld intern refleksion Afslutning af vores lille udflugt

, er det stadig nødvendigt at betragte en sådan effekt som fuld intern refleksion.

For at denne effekt skal fremstå, er det nødvendigt at øge indfaldsvinklen for lysstrømmen i det øjeblik, hvor den skifter fra et mere tæt til et mindre tæt medium ved grænsefladen mellem stoffer. I en situation, hvor denne parameter overskrider en vis grænseværdi, vil fotoner, der falder ind på grænsen af ​​dette afsnit, blive fuldstændig reflekteret. Faktisk vil dette være vores ønskede fænomen. Uden den var det umuligt at lave fiberoptik.

Konklusion

Den praktiske anvendelse af opførselen af ​​lysfluxen har givet meget, hvilket skaber en række forskellige tekniske anordninger at forbedre vores liv. Samtidig har lyset endnu ikke åbenbaret alle dets muligheder for menneskeheden, og dets praktiske potentiale er endnu ikke fuldt ud realiseret.

Sådan gør du papir lampe med dine egne hænder Sådan kontrollerer du ydeevnen af ​​en LED-strimmel

Fysikkens love spiller en meget vigtig rolle, når der udføres beregninger for at planlægge en specifik strategi for produktionen af ​​ethvert produkt, eller når der udarbejdes et projekt til konstruktion af strukturer til forskellige formål. Der beregnes mange mængder, så der foretages målinger og beregninger inden planlægningsarbejdet påbegyndes. For eksempel er brydningsindekset for glas lig med forholdet mellem sinus for indfaldsvinklen og sinus for brydningsvinklen.

Så først processen er i gang mål vinklerne, beregn derefter deres sinus, og først derefter kan du få den ønskede værdi. På trods af tilgængeligheden af ​​tabeldata er det værd at udføre yderligere beregninger hver gang, da opslagsbøger ofte bruger ideelle forhold der kan opnås i det virkelige liv næsten umuligt. Derfor vil indikatoren i virkeligheden nødvendigvis adskille sig fra tabellen, og i nogle situationer er dette af grundlæggende betydning.

Absolut indikator

Det absolutte brydningsindeks afhænger af glasmærket, da der i praksis er et stort antal muligheder, der adskiller sig i sammensætning og grad af gennemsigtighed. I gennemsnit er den 1,5 og svinger omkring denne værdi med 0,2 i den ene eller anden retning. I sjældne tilfælde kan der være afvigelser fra dette tal.

Igen, hvis en nøjagtig indikator er vigtig, kan yderligere målinger ikke undgås. Men de giver heller ikke et 100% pålideligt resultat, da den endelige værdi vil blive påvirket af solens position på himlen og skyet på måledagen. Heldigvis er det i 99,99% af tilfældene nok blot at vide, at brydningsindekset for et materiale som glas er større end en og mindre end to, og alle andre tiendedele og hundrededele er ligegyldige.

På fora, der hjælper med at løse fysikproblemer, dukker spørgsmålet ofte op: hvad er brydningsindekset for glas og diamant? Mange mennesker tror, ​​at da disse to stoffer ligner hinanden i udseende, så burde deres egenskaber være omtrent de samme. Men dette er en misforståelse.

Den maksimale brydning af glas vil være omkring 1,7, mens denne indikator for diamant når 2,42. Givet perle er et af de få materialer på Jorden, hvis brydningsindeks overstiger 2. Dette skyldes dens krystallinske struktur og det høje niveau af spredning af lysstråler. Snittet spiller en minimal rolle i ændringer i tabelværdien.

Relativ indikator

Den relative indikator for nogle miljøer kan karakteriseres som følger:

• - brydningsindekset for glas i forhold til vand er ca. 1,18;
• - brydningsindekset for det samme materiale i forhold til luft er lig med 1,5;
• - brydningsindeks i forhold til alkohol - 1.1.

Målinger af indikatoren og beregninger af den relative værdi udføres i henhold til en velkendt algoritme. For at finde en relativ parameter skal du dividere en tabelværdi med en anden. Eller lav eksperimentelle beregninger for to miljøer, og opdel derefter de opnåede data. Sådanne operationer udføres ofte i laboratoriefysikklasser.

Bestemmelse af brydningsindeks

Det er ret vanskeligt at bestemme brydningsindekset for glas i praksis, fordi der kræves højpræcisionsinstrumenter til at måle de indledende data. Enhver fejl vil stige, da beregningen bruger komplekse formler, der kræver fravær af fejl.

Generelt viser denne koefficient, hvor mange gange lysstrålernes udbredelseshastighed bremses, når de passerer gennem en bestemt forhindring. Derfor er det typisk kun for gennemsigtige materialer. Gassernes brydningsindeks tages som referenceværdien, det vil sige som en enhed. Dette blev gjort, så det var muligt at tage udgangspunkt i en eller anden værdi, når man lavede beregninger.

Hvis solstråle falder på overfladen af ​​glas med et brydningsindeks, der er lig med tabelværdien, så kan det ændres på flere måder:

• 1. Lim en film ovenpå, hvis brydningsindeks vil være højere end glas. Dette princip bruges ved toning af bilruder for at forbedre passagerernes komfort og give føreren et bedre overblik over trafikforholdene. Filmen vil også hæmme ultraviolet stråling.
• 2. Mal glasset med maling. Det er, hvad producenter af billige produkter gør solbriller, men det er værd at overveje, at dette kan være skadeligt for synet. I gode modeller Glasset fremstilles straks farvet ved hjælp af en speciel teknologi.
• 3. Nedsænk glasset i noget væske. Dette er kun nyttigt til eksperimenter.

Hvis en lysstråle passerer fra glas, så er brydningsindekset næste materiale beregnes ved hjælp af en relativ koefficient, som kan fås ved at sammenligne tabelværdier. Disse beregninger er meget vigtige i design af optiske systemer, der bærer praktiske eller eksperimentelle belastninger. Fejl her er uacceptable, fordi de vil føre til forkert drift af hele enheden, og så vil enhver data, der er opnået med dens hjælp, være ubrugelig.

For at bestemme lysets hastighed i glas med et brydningsindeks skal du dividere den absolutte værdi af hastigheden i et vakuum med brydningsindekset. Vakuum bruges som referencemedium, fordi der ikke er nogen brydning på grund af fraværet af stoffer, der kan forstyrre den jævne bevægelse af lysstråler langs en given vej.

I alle beregnede indikatorer vil hastigheden være mindre end i referencemediet, da brydningsindekset altid er større end enheden.

Lys bevæger sig i sin natur gennem forskellige medier med forskellige hastigheder. Jo tættere mediet er, jo lavere er lysets udbredelseshastighed i det. Der er etableret en passende foranstaltning, der vedrører både materialets tæthed og lysets udbredelseshastighed i det pågældende materiale. Dette mål blev kaldt brydningsindekset. For ethvert materiale måles brydningsindekset i forhold til lysets hastighed i et vakuum (vakuum kaldes ofte ledig plads). Følgende formel beskriver dette forhold.

Jo højere brydningsindeks for et materiale, jo tættere er det. Når en lysstråle passerer fra et materiale til et andet (med et andet brydningsindeks), vil brydningsvinklen være forskellig fra indfaldsvinklen. En lysstråle, der trænger ind i et medium med et lavere brydningsindeks, vil komme ud i en vinkel, der er større end indfaldsvinklen. En lysstråle, der trænger ind i et medium med et højt brydningsindeks, vil komme ud i en vinkel, der er mindre end indfaldsvinklen. Dette er vist i fig. 3.5.

Ris. 3.5.a. Stråle der går fra et højt N 1 medium til et lavt N 2 medium

Ris. 3.5.b. En stråle, der går fra et lavt N 1 medium til et højt N 2 medium

I dette tilfælde er θ 1 indfaldsvinklen, og θ 2 er brydningsvinklen. Nogle typiske brydningsindekser er anført nedenfor.

Det er interessant at bemærke, at for røntgenstråler er brydningsindekset for glas altid mindre end for luft, så når de passerer fra luft til glas, afbøjes de væk fra vinkelret, og ikke mod vinkelret, som lysstråler.