A fénytörés törvénye. Abszolút és relatív mutatók fénytörés (együtthatója). Teljes belső visszaverődés

A fénytörés törvénye században kísérleti úton hozták létre. Ahogy a fény áthalad az egyik átlátszó közegből a másikba, a fény iránya megváltozhat. A fény irányának változását a különböző közegek határán fénytörésnek nevezzük. A fénytörés következtében a tárgy alakjában látszólagos változás következik be. (például: kanál egy pohár vízbe). A fénytörés törvénye: Két közeg határán a megtört sugár a beesési síkban fekszik, és a határfelület normáljával a beesési pontban visszaállítva olyan törésszöget alakít ki, hogy: =n 1 beesés, 2-reflexiós, n-törésmutató (f. Snelius) - relatív mutató A levegőtlen térből a közegre beeső sugár törésmutatóját annak nevezzük abszolút törésmutató. Az a beesési szög, amelynél a megtört nyaláb csúszni kezd a két közeg közötti határfelületen anélkül, hogy optikailag sűrűbb közegbe kerülne – a teljes belső visszaverődés határszöge. Teljes belső visszaverődés- belső visszaverődés, feltéve, hogy a beesési szög meghalad egy bizonyos kritikus szöget. Ebben az esetben a beeső hullám teljesen visszaverődik, és a visszaverődési együttható értéke meghaladja a maximumot nagy értékek polírozott felületekhez. A teljes belső visszaverődés reflexiója független a hullámhossztól. Az optikában ez a jelenség széles spektrumban figyelhető meg elektromágneses sugárzás, beleértve a röntgentartományt is. A geometriai optikában a jelenséget a Snell-törvény keretein belül magyarázzák. Figyelembe véve, hogy a törésszög nem haladhatja meg a 90°-ot, azt találjuk, hogy olyan beesési szögnél, amelynek szinusza nagyobb, mint a kisebb törésmutató és a nagyobb mutató aránya, az elektromágneses hullámnak teljesen vissza kell verődnie az első közegbe. Példa: Sok természetes kristály ragyogó fénye, és különösen vágott értékes és féldrágakövek teljes belső visszaverődéssel magyarázható, melynek eredményeként minden egyes kristályba belépő sugár kialakul nagy számban Meglehetősen fényes sugarak bocsátanak ki, amelyek a diszperzió következtében elszíneződtek.

Térjünk rá a törésmutató részletesebb vizsgálatára, amelyet a 81. §-ban vezettünk be a törés törvényének megfogalmazásakor.

A törésmutató mind annak a közegnek az optikai tulajdonságaitól függ, amelyből a nyaláb esik, mind a közegtől, amelybe behatol. Azt a törésmutatót, amelyet akkor kapunk, amikor a vákuumból származó fény bármely közegre esik, az adott közeg abszolút törésmutatójának nevezzük.

Rizs. 184. Két közeg relatív törésmutatója:

Legyen az első közeg abszolút törésmutatója, a másodiké pedig - . Figyelembe véve az első és a második közeg határán bekövetkező törést, ügyeljünk arra, hogy az első közegből a másodikba való átmenet során a törésmutató, az úgynevezett relatív törésmutató megegyezzen a közeg abszolút törésmutatóinak arányával. második és első média:

(184. ábra). Éppen ellenkezőleg, amikor a második közegből az elsőbe lépünk, relatív törésmutatóval rendelkezünk

A két közeg relatív törésmutatója és abszolút törésmutatói között létrejött összefüggés elméletileg, új kísérletek nélkül levezethető, ahogy ez a reverzibilitás törvényénél is megtehető (82.§).

A nagyobb törésmutatójú közeget optikailag sűrűbbnek nevezzük. Általában a különböző közegek levegőhöz viszonyított törésmutatóját mérik. A levegő abszolút törésmutatója . Így bármely közeg abszolút törésmutatója a levegőhöz viszonyított törésmutatójához kapcsolódik a képlet szerint

6. táblázat: Törésmutató különféle anyagok levegőhöz képest

A törésmutató a fény hullámhosszától, azaz színétől függ. Különféle színek különböző törésmutatóknak felelnek meg. Ez a jelenség, az úgynevezett diszperzió, játszik fontos szerepet az optikában. A következő fejezetekben ismételten foglalkozunk ezzel a jelenséggel. táblázatban megadott adatok. 6, lásd a sárga fényt.

Érdekes megjegyezni, hogy a visszaverődés törvénye formálisan ugyanabban a formában írható fel, mint a fénytörés törvénye. Emlékezzünk arra, hogy megegyeztünk abban, hogy a szögeket mindig a megfelelő sugárra merőlegestől mérjük. Ezért a beesési szöget és a visszaverődési szöget ellentétes előjelűnek kell tekintenünk, pl. a tükrözés törvénye úgy írható fel

A (83.4)-et a fénytörés törvényével összevetve azt látjuk, hogy a visszaverődés törvénye a törési törvény speciális esetének tekinthető. A tükrözés és a fénytörés törvényeinek ez a formai hasonlósága nagy hasznot hoz a gyakorlati problémák megoldásában.

Az előző előadásban a törésmutató a közeg állandóját jelentette, amely független a rajta áthaladó fény intenzitásától. A törésmutatónak ez az értelmezése teljesen természetes, de a modern lézerekkel elérhető nagy sugárzási intenzitás esetén nem indokolt. Az erős fénysugárzás áthaladó közeg tulajdonságai ebben az esetben az intenzitásától függenek. Ahogy mondani szokták, a környezet nemlineárissá válik. A közeg nemlinearitása különösen abban nyilvánul meg, hogy egy nagy intenzitású fényhullám megváltoztatja a törésmutatót. A törésmutatónak a sugárzás intenzitásától való függése van

Itt van a szokásos törésmutató, és a nemlineáris törésmutató, és az arányossági tényező. A képlet további tagja lehet pozitív vagy negatív.

A törésmutató relatív változása viszonylag kicsi. Nemlineáris törésmutatónál. Azonban a törésmutató ilyen kis változásai is észrevehetők: a fény önfókuszálásának sajátos jelenségében nyilvánulnak meg.

Tekintsünk egy pozitív nemlineáris törésmutatójú közeget. Ebben az esetben a megnövekedett fényintenzitású területek egyben megnövekedett törésmutatójú területek is. Általában a valóságban lézersugárzás Az intenzitás eloszlása ​​a sugárnyaláb keresztmetszetében nem egyenletes: az intenzitás maximális a tengely mentén, és egyenletesen csökken a sugárnyaláb szélei felé, amint az az 1. ábrán látható. 185 tömör görbék. Hasonló eloszlás leírja a törésmutató változását a sejt keresztmetszetében nemlineáris közeggel, amelynek tengelye mentén terjed. lézersugár. A törésmutató, amely a küvetta tengelye mentén a legnagyobb, simán csökken a falai felé (szaggatott görbék a 185. ábrán).

A lézert a tengellyel párhuzamosan elhagyó, változó törésmutatójú közegbe belépő sugárnyaláb abba az irányba térül el, ahol az nagyobb. Ezért a küvetta közelében megnövekedett intenzitás a fénysugarak koncentrációjához vezet ezen a területen, amelyet sematikusan a keresztmetszetek és az 1. ábra mutat be. 185, és ez további növekedéshez vezet. Végső soron a nemlineáris közegen áthaladó fénysugár effektív keresztmetszete jelentősen csökken. A fény egy keskeny csatornán halad át, magas törésmutatóval. Így a sugarak lézersugara szűkül, és a nemlineáris közeg intenzív sugárzás hatására gyűjtőlencseként működik. Ezt a jelenséget önfókuszálásnak nevezik. Megfigyelhető például a folyékony nitrobenzolban.

Rizs. 185. A sugárzás intenzitásának és törésmutatójának megoszlása ​​a lézersugár keresztmetszetében a küvetta bejáratánál (a), a bemeneti vég közelében (), középen (), a küvetta kimeneti végénél ( )

Átlátszó szilárd anyagok törésmutatójának meghatározása

És folyadékok

Eszközök és tartozékok: fényszűrős mikroszkóp, síkpárhuzamos lemez, kereszt formájú AB jelzéssel; refraktométer márka "RL"; folyadékok halmaza.

A munka célja: határozza meg az üveg és a folyadékok törésmutatóit.

Üveg törésmutatójának meghatározása mikroszkóppal

Az átlátszó törésmutatójának meghatározása szilárd Ebből az anyagból készült, jelzéssel ellátott sík-párhuzamos lemezt használnak.

A jelölés két egymásra merőleges karcolásból áll, amelyek közül az egyik (A) a lemez aljára, a második (B) a lemez felső felületére van felhordva. A lemezt monokromatikus fénnyel világítják meg, és mikroszkóppal nézik. On
rizs. A 4.7. ábra a vizsgált lemez keresztmetszete függőleges síkkal.

Az AD és AE sugarak, miután az üveg-levegő határfelületen megtörtek, a DD1 és EE1 irányba haladnak, és belépnek a mikroszkóp lencséjébe.

Az a megfigyelő, aki felülről nézi a lemezt, az A pontot látja a DD1 és EE1 sugarak folytatásának metszéspontjában, azaz. a C pontban.

Így a megfigyelő számára úgy tűnik, hogy az A pont a C pontban található. Keressük meg a kapcsolatot a lemez anyagának n törésmutatója, d vastagsága és a lemez látszólagos vastagsága d1 között.

4.7 egyértelmű, hogy VD = VСtgi, BD = АВtgr, honnan

tgi/tgr = AB/BC,

ahol AB = d – lemezvastagság; BC = d1 a lemez látszólagos vastagsága.

Ha az i és r szög kicsi, akkor

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

azok. Sini/Sinr = d/d1.

A fénytörés törvényét figyelembe véve azt kapjuk

A d/d1 mérés mikroszkóppal történik.

A mikroszkóp optikai kialakítása két rendszerből áll: egy megfigyelő rendszerből, amely egy csőbe szerelt lencsét és okulárt tartalmaz, valamint egy világítási rendszerből, amely tükörből és kivehető szűrőből áll. A kép fókuszálása a cső mindkét oldalán található fogantyúk elforgatásával történik.

A jobb oldali fogantyú tengelyére egy tárcsaskálával ellátott lemez van felszerelve.

A tárcsa mentén a fix mutatóhoz viszonyított b leolvasás határozza meg a lencse és a mikroszkóp tárgyasztal közötti h távolságot:

A k együttható azt jelzi, hogy a mikroszkópcső milyen magasságba mozdul el, ha a fogantyút 1°-kal elfordítják.

A lencse átmérője ennél az összeállításnál kicsi a h távolsághoz képest, így a lencsébe jutó szélső sugár kis i szöget zár be a mikroszkóp optikai tengelyével.

A lemezben a fény r törési szöge kisebb, mint az i szög, azaz. szintén kicsi, ami megfelel a (4.5) feltételnek.

Munkarend

1. Helyezze a lemezt a mikroszkóp tárgyasztalára úgy, hogy az A és B vonalak metszéspontja legyen (lásd az ábrát).

Törésmutató

4.7) volt látható.

2. Forgassa el az emelőszerkezet fogantyúját, hogy a csövet a felső helyzetbe emelje.

3. A szemlencsén keresztül nézve forgassa el a fogantyút, hogy a mikroszkóp csövet simán leengedje, amíg a lemez felső felületén lévő B karc tiszta képe nem látható a látómezőben. Jegyezze fel a végtag b1 értékét, amely arányos a mikroszkóp lencséje és a lemez felső széle közötti h1 távolsággal: h1 = kb1 (ábra).

4. Folytassa simán leengedni a csövet, amíg tiszta képet nem kap az A karcról, amely a megfigyelő számára úgy tűnik, hogy a C pontban található. Jegyezze fel a tárcsa új b2 értékét. A lencse és a lemez felső felülete közötti h1 távolság arányos b2-vel:
h2 = kb2 (4.8. ábra, b).

A B és C pont és a lencse távolsága egyenlő, mivel a megfigyelő egyformán tisztán látja őket.

A h1-h2 cső elmozdulása megegyezik a lemez látszólagos vastagságával (ábra).

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

5. Mérje meg a d lemezvastagságot a löketek metszéspontjában. Ehhez helyezzen egy kiegészítő üveglapot 2 a vizsgált 1 lemez alá (4.9. ábra), és engedje le a mikroszkóp csövet, amíg a lencse (enyhén) hozzá nem ér a vizsgált lemezhez. Vegye figyelembe az a1 tárcsa jelzését. Távolítsa el a vizsgált lemezt, és engedje le a mikroszkópcsövet, amíg a lencse hozzá nem ér a 2. lemezhez.

Megjegyzés olvasása a2.

A mikroszkóp lencséje ezután a vizsgált lemez vastagságával megegyező magasságra süllyed, azaz.

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

6. Számítsa ki a lemez anyagának törésmutatóját a képlet segítségével!

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

7. Ismételje meg a fenti méréseket 3-5 alkalommal, számítsa ki n átlagértékét, abszolút ill. relatív hiba rn és rn/n.

Folyadékok törésmutatójának meghatározása refraktométerrel

A törésmutatók meghatározására szolgáló eszközöket refraktométereknek nevezzük.

Általános nézet és optikai kialakítás Az RL refraktométerek az ábrán láthatók. 4.10 és 4.11.

A folyadékok törésmutatójának RL refraktométerrel történő mérése a két eltérő törésmutatójú közeg határfelületén áthaladó fény megtörésének jelenségén alapul.

Fénysugár (ábra.

4.11) az 1. forrásból (izzólámpa vagy szórt fény) a 2. tükör segítségével a készüléktestben lévő ablakon keresztül a 3. és 4. prizmából álló kettős prizmára irányul, amelyek 1,540 törésmutatójú üvegből készülnek. .

A felső világítóprizma 3 AA felülete (ábra).

4.12, a) matt, és a felvitt folyadék szórt fényének megvilágítására szolgál vékony réteg A 3. és 4. prizma közötti résben. A 3 matt felület által szórt fény a vizsgált folyadék síkkal párhuzamos rétegén halad át, és a 4 alsó prizma robbanóanyagának átlós felületére esik különböző alatt.
i szögek nulla és 90° között.

A robbanóanyag felületén a fény teljes belső visszaverődésének jelenségének elkerülése érdekében a vizsgált folyadék törésmutatójának kisebbnek kell lennie, mint a 4. prizma üvegének törésmutatója, azaz.

kevesebb, mint 1,540.

A 90°-os beesési szögű fénysugarat legeltetésnek nevezzük.

A folyékony üveg határfelületén megtört csúszó nyaláb a 4. prizmában a legnagyobb törésszöggel halad. r pr< 90о.

A sikló sugár törése a D pontban (lásd 4.12. ábra, a) megfelel a törvénynek

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

vagy nf = nst sinrpr, (4.12)

mivel sinip = 1.

A 4. prizma BC felületén a fénysugarak újratörése következik be, majd

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

ahol a a 4 prizma megtörő sugara.

A (4.12), (4.13), (4.14) egyenletrendszer együttes megoldásával olyan képletet kaphatunk, amely a vizsgált folyadék nj törésmutatóját a prizmából kilépő nyaláb r'pr törési határszögével hozza összefüggésbe. 4:

Ha egy távcsövet a 4-es prizmából kilépő sugarak útjába helyezünk, akkor a látómező alsó része megvilágított, a felső része pedig sötét lesz. A világos és sötét mező közötti határfelületet r¢pr korlátozó törésszögű sugarak alkotják. Ebben a rendszerben nincsenek r¢pr-nél kisebb törésszögű sugarak (ábra.

Ezért az r¢pr értéke és a chiaroscuro határ helyzete csak a vizsgált folyadék nf törésmutatójától függ, mivel az nst és a konstans értékek ebben az eszközben.

Az nst, a és r¢pr ismeretében a (4.15) képlet segítségével kiszámíthatja az nl-t. A gyakorlatban a (4.15) képletet használják a refraktométer skála kalibrálására.

9-es skálához (lásd.

rizs. 4.11) a bal oldalon az ld = 5893 Å törésmutató értékei. A 10 - 11 szemlencse előtt egy 8-as tábla található (--) jelzéssel.

Az okulár és a 8. tábla skála mentén történő mozgatásával a jelölést a sötét és a világos látómező közötti interfészhez lehet igazítani.

A 9-es beosztású skála jellel egybeeső osztása adja meg a vizsgált folyadék nl törésmutatójának értékét. A 6-os lencse és a 10-11-es okulár egy távcsövet alkot.

A 7 forgó prizma megváltoztatja a sugár irányát, és a szemlencsébe irányítja.

Az üveg és a vizsgált folyadék diszperziója miatt a sötét és világos mezők közötti egyértelmű határ helyett fehér fényben figyelve szivárványcsíkot kapunk. Ennek a hatásnak a kiküszöbölésére a teleszkóp lencséje elé szerelt 5 diszperziókompenzátort használjuk. A kompenzátor fő része egy prizma, amely három prizmából van összeragasztva, és a távcső tengelyéhez képest el tud forgatni.

A prizma és anyaguk törésszögét úgy választjuk meg, hogy lд =5893 Å hullámhosszú sárga fény törés nélkül haladjon át rajtuk. Ha a színes sugarak útjára egy kiegyenlítő prizmát szerelünk fel úgy, hogy annak szórása egyenlő nagyságú, de ellentétes előjelű a mérőprizma és a folyadék szórásával, akkor a teljes diszperzió nulla lesz. Ebben az esetben a fénysugarak egy fehér sugárba gyűlnek össze, amelynek iránya egybeesik a korlátozó sárga sugár irányával.

Így a kiegyenlítő prizma elforgatásakor a színleadás megszűnik. Az 5 prizmával együtt a 12 diszperziós tárcsa az álló mutatóhoz képest forog (lásd 4.10. ábra). A végtag Z elfordulási szöge lehetővé teszi a vizsgált folyadék átlagos diszperziójának értékét.

A tárcsaskálát beosztással kell ellátni. A telepítéshez ütemterv is tartozik.

Munkarend

1. Emelje fel a 3. prizmát, helyezzen 2-3 csepp tesztfolyadékot a 4. és alsó prizma 3 felületére (lásd 4.10. ábra).

3. Az okuláris célzással éles képet készítsen a léptékről és a látómezők közötti interfészről.

4. Az 5 kompenzátor 12 forgó fogantyúját roncsolja meg színes festés határok a látómezők között.

Mozgassa a szemlencsét a skála mentén, igazítsa a jelet (--) a sötét és világos mezők határához, és írja le a folyadékjelző értékét.

6. Vizsgálja meg a javasolt folyadékkészletet és értékelje a mérési hibát!

7. Minden mérés után törölje le a prizmák felületét szűrőpapír, desztillált vízbe áztatva.

Biztonsági kérdések

1. lehetőség

Határozza meg egy közeg abszolút és relatív törésmutatóját.

2. Rajzolja meg a sugarak útját a két közeg közötti interfészen keresztül (n2> n1 és n2< n1).

3. Szerezzen összefüggést az n törésmutatóval a lemez d vastagságával és látszólagos vastagságával d¢.

4. Feladat. A teljes belső visszaverődés határszöge egy bizonyos anyag esetében 30°.

Keresse meg ennek az anyagnak a törésmutatóját.

Válasz: n =2.

2. lehetőség

1. Mi a teljes belső reflexió jelensége?

2. Ismertesse az RL-2 refraktométer felépítését és működési elvét!

3. Ismertesse a kompenzátor szerepét a refraktométerben!

4. Feladat. Egy villanykörtét leeresztenek egy kerek tutaj közepéről 10 m mélyre. Keresse meg a tutaj minimális sugarát, miközben a villanykörte egyetlen sugara sem érheti el a felszínt.

Válasz: R = 11,3 m.

TÖRÉSINDEX, vagy TÖRÉSINDEX, egy absztrakt szám, amely egy átlátszó közeg törőképességét jellemzi. A törésmutatót kijelölik latin betűπ és az üregből egy adott átlátszó közegbe belépő sugár beesési szöge szinuszának és törésszögének szinuszának aránya:

n = sin α/sin β = const vagy az ürességben lévő fénysebesség és a fénysebesség aránya egy adott átlátszó közegben: n = c/νλ az ürességből egy adott átlátszó közegbe.

A törésmutatót a közeg optikai sűrűségének mértékének tekintik

Az így meghatározott törésmutatót abszolút törésmutatónak nevezzük, ellentétben a relatív ún.

e megmutatja, hogy a fény terjedési sebessége hányszor lassul le, ha a törésmutatója megváltozik, amit a beesési szög szinuszának és a törési szög szinuszának aránya határoz meg, amikor a sugár áthalad egyik sűrűségből egy másik sűrűségű közegbe. A relatív törésmutató megegyezik az abszolút törésmutatók arányával: n = n2/n1, ahol n1 és n2 az első és a második közeg abszolút törésmutatója.

Az összes test abszolút törésmutatója - szilárd, folyékony és gáznemű - nagyobb egységnél, és 1 és 2 között mozog, és csak ritka esetekben haladja meg a 2-t.

A törésmutató mind a közeg tulajdonságaitól, mind a fény hullámhosszától függ, és a hullámhossz csökkenésével növekszik.

Ezért a p betűhöz indexet rendelünk, amely jelzi, hogy az indikátor melyik hullámhosszhoz tartozik.

TÖRÉSINDEX

Például a TF-1 üvegnél a törésmutató a spektrum vörös részén nC = 1,64210, és az ibolya részében nG' = 1,67298.

Néhány átlátszó test törésmutatója

Levegő - 1,000292

Víz - 1,334

Éter - 1,358

Etil-alkohol - 1,363

Glicerin - 1,473

Szerves üveg (plexi) - 1, 49

benzol - 1,503

(Korona üveg - 1,5163

Fenyő (kanadai), balzsam 1,54

Nehéz üveg korona - 1, 61 26

Tőkeüveg - 1,6164

Szén-diszulfid - 1,629

Üveg nehéz kovakő - 1, 64 75

Monobróm-naftalin - 1,66

Az üveg a legnehezebb kovakő – 1,92

Gyémánt - 2,42

A spektrum különböző részeinél a törésmutató különbsége a kromatizmus oka, i.e.

a fehér fény bomlása, amint áthalad a törőelemeken - lencséken, prizmákon stb.

Laboratóriumi munka 41. sz

Folyadékok törésmutatójának meghatározása refraktométerrel

A munka célja: folyadékok törésmutatójának meghatározása teljes belső visszaverődés módszerével refraktométerrel IRF-454B; az oldat törésmutatójának koncentrációjától való függésének vizsgálata.

A telepítés leírása

Amikor a nem monokromatikus fény megtörik, az összetevő színekre bomlik spektrummá.

Ez a jelenség egy anyag törésmutatójának a fény frekvenciától (hullámhosszától) való függéséből adódik, és fénydiszperziónak nevezik.

A közeg törőképességét a hullámhosszon mért törésmutatóval szokás jellemezni λ = 589,3 nm (két közeli sárga vonal átlagos hullámhossza a nátriumgőz spektrumában).

60. Milyen módszereket alkalmaznak az atomabszorpciós elemzésben az oldatban lévő anyagok koncentrációjának meghatározására?

Ezt a törésmutatót jelöljük ki nD.

A diszperzió mértéke az átlagos diszperzió, amelyet a különbségként határozunk meg. nF-nC), Hol nF- egy anyag törésmutatója egy hullámhosszon λ = 486,1 nm (kék vonal a hidrogén-spektrumban), nC– az anyag törésmutatója λ - 656,3 nm (piros vonal a hidrogén-spektrumon).

Egy anyag fénytörését a relatív diszperzió értékével jellemezzük: A referenciakönyvek általában a relatív diszperziónak fordított értéket adnak meg, azaz.

azaz hol van a diszperziós együttható vagy Abbe-szám.

A folyadékok törésmutatójának meghatározására szolgáló berendezés egy refraktométerből áll IRF-454B a mutató mérési határaival; fénytörés nD 1,2 és 1,7 közötti tartományban; tesztfolyadék, szalvéták prizmák felületének törléséhez.

Refraktométer IRF-454B folyadékok törésmutatójának közvetlen mérésére, valamint a folyadékok átlagos diszperziójának laboratóriumi körülmények között történő meghatározására tervezett műszer.

A készülék működési elve IRF-454B a teljes belső fényvisszaverődés jelenségén alapul.

A készülék sematikus diagramja az ábrán látható. 1.

A vizsgálandó folyadékot az 1. és 2. prizma két oldala közé helyezzük. A 2. prizma jól polírozott éllel AB mérő, és matt élű prizma 1 A1 IN1 - világítás. A fényforrásból érkező sugarak a szélére esnek A1 VEL1 , megtörik, ráesik matt felület A1 IN1 és szétszóródik ez a felület.

Ezután áthaladnak a vizsgált folyadék rétegén, és elérik a felszínt. AB prizmák 2.

A fénytörés törvénye szerint hol és a sugarak törési szöge a folyadékban, illetve a prizmában.

A beesési szög növekedésével a törésszög is növekszik, és akkor éri el maximális értékét, ha pl.

e. amikor egy folyadékban lévő sugár átcsúszik egy felületen AB. Ezért,. Így a 2 prizmából kilépő sugarak egy bizonyos szögre korlátozódnak.

A folyadékból a 2. prizmába nagy szögben érkező sugarak teljes belső visszaverődésen mennek keresztül a határfelületen ABés ne menjen át a prizmán.

A szóban forgó készülék olyan folyadékokat vizsgál, amelyek törésmutatója kisebb, mint a 2. prizma törésmutatója, ezért a folyadék és az üveg határán megtört minden irányú sugarak bejutnak a prizmába.

Nyilvánvalóan elsötétül a prizma azon része, amely megfelel az át nem haladó sugaraknak. A prizmából kilépő sugarak útjában elhelyezkedő 4. távcsövön keresztül megfigyelhető a látómező világos és sötét részekre osztása.

Az 1-2 prizmarendszer elforgatásával a világos és a sötét mező közötti interfész egy vonalba kerül a teleszkóp szemlencse meneteinek keresztjével. Az 1-2 prizmarendszer egy skálához kapcsolódik, amely törésmutató értékekben van kalibrálva.

A skála a cső látómezőjének alsó részén található, és a látómező egy szakaszának menetkereszttel történő kombinálásakor megadja a folyadék törésmutatójának megfelelő értékét.

A szóródás miatt fehér fényben a látómező felülete színes lesz. Az elszíneződés kiküszöbölésére, valamint a vizsgált anyag átlagos diszperziójának meghatározására a 3. kompenzátort használjuk, amely két ragasztott közvetlen látó prizmarendszerből (Amichi prizmák) áll.

A prizmák egyidejűleg forgathatók különböző oldalak precíz forgó mechanikus eszközzel, ezzel megváltoztatva a kompenzátor saját diszperzióját és kiküszöbölve az optikai rendszeren keresztül megfigyelhető látómező határának elszíneződését 4. A kompenzátorhoz egy skálával ellátott dob ​​csatlakozik, amellyel a diszperziós paraméter meghatározva, lehetővé téve az anyag átlagos diszperziójának kiszámítását.

Munkarend

Állítsa be a készüléket úgy, hogy a forrásból (izzólámpa) érkező fény a világítási prizmába kerüljön, és egyenletesen világítsa meg a látómezőt.

2. Nyissa ki a mérőprizmát.

Egy üvegrúd segítségével cseppentsen néhány csepp vizet a felületére, és óvatosan zárja le a prizmát. A prizmák közötti rést egyenletesen ki kell tölteni vékony vízréteggel (erre külön figyelmet kell fordítani).

A készülék skálával ellátott csavarja segítségével szüntesse meg a látómező elszíneződését, és kapjon éles határt a fény és az árnyék között. Igazítsa egy másik csavar segítségével a műszer szemlencséjének referenciakeresztjéhez. Határozza meg a víz törésmutatóját a szemlencse skála segítségével ezredrészes pontossággal.

Hasonlítsa össze a kapott eredményeket a vízre vonatkozó referenciaadatokkal. Ha a mért törésmutató és a táblázat szerinti különbség nem haladja meg a ± 0,001-et, akkor a mérést helyesen végeztük.

1. feladat

1. Készítse elő az oldatot asztali só (NaCl) az oldhatósági határhoz közeli koncentrációval (például C = 200 g/liter).

Mérjük meg a kapott oldat törésmutatóját!

3. Az oldat egész számú hígításával kapja meg az indikátor függőségét; refrakciót az oldat koncentrációjára, és töltse ki a táblázatot. 1.

1. táblázat

Gyakorlat. Hogyan lehet csak hígítással a maximum (kezdeti) 3/4-ével megegyező oldatkoncentrációt elérni?

Készítsen függőségi gráfot n=n(C). A kísérleti adatok további feldolgozása a tanár utasítása szerint történik.

Kísérleti adatok feldolgozása

a) Grafikus módszer

Határozza meg a grafikonból lejtő IN, amely kísérleti körülmények között az oldott anyagot és az oldószert fogja jellemezni.

2. Határozza meg az oldat koncentrációját a grafikon segítségével! NaCl a laboráns adja meg.

b) Analitikai módszer

Számítsa ki a legkisebb négyzetek módszerével A, INÉs SB.

A talált értékek alapján AÉs IN határozza meg az oldat átlagos koncentrációját NaCl a laboráns adja meg

Biztonsági kérdések

A fény szórása. Mi a különbség a normál és az anomális diszperzió között?

2. Mi a teljes belső reflexió jelensége?

3. Miért nem tudja ez a beállítás a prizma törésmutatójánál nagyobb folyadék törésmutatóját mérni?

4. Miért prizma arc A1 IN1 matttá teszik?

Degradáció, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Egy módszer a szellemi leépülés mértékének felmérésére! a Wechsler-Bellevue teszttel mért függvények. Az index azon a megfigyelésen alapul, hogy egyes, a teszttel mért képességek az életkorral csökkennek, mások viszont nem.

Index

Pszichológiai Enciklopédia

- index, névjegyzék, cím, stb. A pszichológiában - digitális mutató a jelenségek mennyiségi értékelésére, jellemzésére.

Mitől függ egy anyag törésmutatója?

Index

Pszichológiai Enciklopédia

1. A legtöbb általános jelentése: bármi, ami jelölésre, azonosításra vagy irányításra szolgál; jelzések, feliratok, jelek vagy szimbólumok. 2. Egy képlet vagy szám, gyakran együtthatóként kifejezve, amely valamilyen összefüggést mutat az értékek vagy a mérések, vagy a...

Társasság, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Olyan tulajdonság, amely kifejezi az ember szociabilitását. A szociogram például – többek között – a csoport különböző tagjainak szociabilitásáról ad értékelést.

Kiválasztás, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Egy képlet egy adott teszt vagy tesztelem erejének becslésére az egyének egymástól való megkülönböztetésében.

Megbízhatóság, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Egy statisztika, amely becslést ad a tesztből kapott tényleges értékek és az elméletileg helyes értékek közötti korrelációról.

Ezt az indexet r értékeként adjuk meg, ahol r a számított megbízhatósági együttható.

Teljesítmény-előrejelzés, index

Pszichológiai Enciklopédia

Annak mérése, hogy az egyik változóra vonatkozó ismeretek milyen mértékben használhatók fel egy másik változóra vonatkozó előrejelzések készítésére, mivel a változók közötti korreláció ismert. Általában szimbolikus formában ezt E-vel fejezzük ki, az indexet 1 -((...

Szavak, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Általános kifejezés a szavak írott és/vagy beszélt nyelvben való szisztematikus előfordulási gyakoriságára.

Az ilyen mutatók gyakran meghatározott nyelvi területekre korlátozódnak, például az első osztályos tankönyvekre, a szülő-gyermek interakciókra. A becslések azonban ismertek...

Testszerkezetek, Index

Pszichológiai Enciklopédia

Eysenck által javasolt testmérés a magasság és a mellkaskörfogat aránya alapján.

Azokat, akiknek a pontszáma a „normális” tartományba esett, mezomorfoknak, a szóráson belülieket vagy az átlag felettieket leptomorfoknak, a szóráshatáron belülieket pedig...

24. ELŐADÁSHOZ

"MŰSZERES ANALÍZIS MÓDSZEREK"

REFRAKTOMETRIA.

Irodalom:

1. V.D. Ponomarev „Analitikai kémia” 1983 246-251

2. A.A. Iscsenko „Analitikai kémia”, 2004, 181-184.

REFRAKTOMETRIA.

A refraktometria az egyik legegyszerűbb fizikai elemzési módszer, amely költséggel jár minimális mennyiség az analitból, és nagyon rövid időn belül elvégezhető.

Refraktometria- a fénytörés vagy fénytörés jelenségén alapuló módszer i.e.

a fény terjedési irányának megváltoztatása az egyik közegből a másikba való átmenet során.

A fénytörés, valamint a fényelnyelés a közeggel való kölcsönhatás következménye.

A refraktometria szó jelentése mérés fénytörés, amelyet a törésmutató értékével becsülnek meg.

Törésmutató értéke n attól függ

1) az anyagok és rendszerek összetételéről,

2) attól a ténytől milyen koncentrációban és milyen molekulákkal találkozik a fénysugár útjában, mert

A fény hatására a különböző anyagok molekulái eltérően polarizálódnak. Ezen a függőségen alapul a refraktometriás módszer.

Ennek a módszernek számos előnye van, amelyek eredményeként megállapította széles körű alkalmazás mind a kémiai kutatásban, mind a folyamatirányításban.

1) A törésmutatók mérése nagyon egyszerű folyamat, amelyet pontosan és minimális idő és anyagmennyiség felhasználásával hajtanak végre.

2) A refraktométerek jellemzően akár 10%-os pontosságot biztosítanak a fény törésmutatójának és az analit tartalmának meghatározásában.

A refraktometriás módszer az eredetiség és tisztaság ellenőrzésére, az egyes anyagok azonosítására, valamint a szerves és szervetlen vegyületek szerkezetének meghatározására szolgál az oldatok vizsgálatakor.

A refraktometriát kétkomponensű oldatok összetételének meghatározására és háromkomponensű rendszerek esetén alkalmazzák.

A módszer fizikai alapja

TÖRÉSINDEX.

Minél nagyobb a különbség a fény terjedési sebessége között a kettő között, annál nagyobb a fénysugár eltérése az eredeti irányától, amikor egyik közegből a másikba megy át.

ezeket a környezeteket.

Tekintsük egy fénynyaláb törését bármely két átlátszó közeg I és II határán (lásd.

Rizs.). Egyetértünk abban, hogy a II. közegnek nagyobb a törőereje, és ezért n1És n2— a megfelelő közeg fénytörését mutatja. Ha az I közeg nem vákuum vagy levegő, akkor a fénysugár sin beesési szögének és a sin törési szögnek az aránya adja az n rel relatív törésmutató értékét. Érték n rel.

Mi az üveg törésmutatója? És mikor kell tudni?

a vizsgált közeg törésmutatóinak arányaként is definiálható.

notrel. = —— = —

A törésmutató értéke attól függ

1) anyagok természete

A benne lévő anyag természete ebben az esetben meghatározza molekuláinak fény hatására deformálhatóságát - a polarizálhatóság mértékét.

Minél intenzívebb a polarizálhatóság, annál erősebb a fénytörés.

2)a beeső fény hullámhossza

A törésmutató mérését 589,3 nm-es fényhullámhosszon (a nátrium-spektrum D vonala) végezzük.

A törésmutatónak a fény hullámhosszától való függését diszperziónak nevezzük.

Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a fénytörés. Ezért a különböző hullámhosszú sugarak eltérően törnek meg.

3)hőmérséklet , amelyen a mérést végzik. Kötelező feltétel a törésmutató meghatározása a megfelelés hőmérsékleti rezsim. A meghatározást általában 20±0,30 C-on végezzük.

A hőmérséklet növekedésével a törésmutató csökken, ahogy a hőmérséklet csökken, úgy nő..

A hőmérsékleti hatások korrekcióját a következő képlet segítségével számítjuk ki:

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

nt – Viszlát törésmutató egy adott hőmérsékleten,

n20-törésmutató 200 C-on

A hőmérséklet befolyása a gázok és folyadékok törésmutatóinak értékére a térfogati tágulási együttható értékeivel függ össze.

Az összes gáz és folyadék térfogata melegítéskor növekszik, a sűrűség csökken, és ennek következtében az indikátor csökken

A 200 C-on mért törésmutatót és 589,3 nm-es fényhullámhosszt az index jelöli nD20

Egy homogén kétkomponensű rendszer törésmutatójának állapotától való függését kísérleti úton állapítják meg, számos szabványos rendszer (például oldatok) törésmutatójának meghatározásával, amelyekben az összetevők tartalma ismert.

4) az anyag koncentrációja az oldatban.

Sok vizes oldat esetében megbízhatóan mérik a törésmutatókat különböző koncentrációkban és hőmérsékleteken, és ezekben az esetekben referenciakönyvek használhatók. refraktometriás táblázatok.

A gyakorlat azt mutatja, hogy a 10-20%-ot meg nem haladó oldott anyagtartalommal együtt grafikus módszer sok esetben használhatja lineáris egyenlet típus:

n=nem+FC,

n- az oldat törésmutatója,

nem a tiszta oldószer törésmutatója,

C— az oldott anyag koncentrációja, %

F-empirikus együttható, melynek értéke megtalálható

ismert koncentrációjú oldatok törésmutatójának meghatározásával.

REFRAKTOMÉTEREK.

A refraktométerek a törésmutató mérésére szolgáló eszközök.

Ezeknek az eszközöknek 2 típusa van: Abbe típusú és Pulfrich típusú refraktométer. A mérések mindkét esetben a maximális törési szög meghatározásán alapulnak. A gyakorlatban refraktométereket használnak különféle rendszerek: laboratóriumi-RL, univerzális RLU stb.

A desztillált víz törésmutatója n0 = 1,33299, de gyakorlatilag ezt a mutatót n0-nak tekintjük. =1,333.

A refraktométerek működési elve a törésmutató meghatározásán alapul, határolószög módszerrel (a teljes fényvisszaverődés szöge).

Kézi refraktométer

Abbe refraktométer

A fénnyel kapcsolatos folyamatok a fizika fontos alkotóelemei, és mindennapi életünkben mindenhol körülvesznek bennünket. Ebben a helyzetben a legfontosabbak a fény visszaverődésének és törésének törvényei, amelyeken a modern optika alapul. A fénytörés a modern tudomány fontos része.

Torzító hatás

Ez a cikk megmondja, mi a fénytörés jelensége, valamint hogy néz ki a fénytörés törvénye, és mi következik belőle.

Fizikai jelenség alapjai

Amikor egy sugár olyan felületre esik, amelyet két különböző optikai sűrűségű átlátszó anyag választ el egymástól (például különböző üvegek vagy víz), a sugarak egy része visszaverődik, más része pedig behatol a második szerkezetbe (pl. vízben vagy üvegben szaporodnak). Amikor egyik közegről a másikra mozog, a sugár jellemzően megváltoztatja irányát. Ez a fénytörés jelensége.
A fény visszaverődése és törése különösen vízben látható.

Torzító hatás vízben

A vízben lévő dolgokat nézve azok torznak tűnnek. Ez különösen a levegő és a víz határán figyelhető meg. Vizuálisan a víz alatti tárgyak kissé elhajlottak. A leírt fizikai jelenség éppen az oka annak, hogy minden tárgy eltorzultnak tűnik a vízben. Amikor a sugarak az üveget érik, ez a hatás kevésbé észrevehető.
A fénytörés olyan fizikai jelenség, amelyet a napsugár mozgási irányának változása jellemez abban a pillanatban, amikor az egyik közegből (szerkezetből) a másikba kerül.
A megértés javítása érdekében ezt a folyamatot, tekintsünk egy példát a levegőből vízbe csapódó sugárra (hasonlóan az üveghez). A határfelület mentén merőleges vonalat húzva mérhető a fénysugár törési és visszatérési szöge. Ez az index (törésszög) megváltozik, ahogy az áramlás áthatol a vízen (az üveg belsejében).
Figyel! Ezen a paraméteren azt a szöget értjük, amelyet a két anyag elválasztására húzott merőleges alkot, amikor egy gerenda áthatol az első szerkezetből a másodikba.

Sugárátjáró

Ugyanez a mutató más környezetekre is jellemző. Megállapítást nyert, hogy ez a mutató az anyag sűrűségétől függ. Ha a nyaláb kevésbé sűrűből sűrűbbre esik, akkor a keletkező torzítási szög nagyobb lesz. És ha fordítva van, akkor kevesebb.
Ugyanakkor a csökkenés meredekségének változása ezt a mutatót is érinti. De a köztük lévő kapcsolat nem marad állandó. Ugyanakkor a szinuszuk aránya állandó érték marad, amit a következő képlet tükröz: sinα / sinγ = n, ahol:

• n egy állandó érték, amelyet minden egyes anyagra (levegő, üveg, víz stb.) írnak le. Ezért, hogy mi lesz ez az érték, speciális táblázatok segítségével határozható meg;
• α – beesési szög;
• γ – törésszög.

Ennek meghatározására fizikai jelenségés létrejött a fénytörés törvénye.

Fizikai törvény

A fényáramok törésének törvénye lehetővé teszi az átlátszó anyagok jellemzőinek meghatározását. Maga a törvény két rendelkezésből áll:

• első rész. A gerenda (beeső, módosított) és a merőleges, amelyet a beesési ponton helyreállítottak például a levegő és a víz (üveg stb.) határán, ugyanabban a síkban helyezkednek el;
• második rész. A beesési szög szinuszának és a határ átlépésekor kialakuló azonos szög szinuszának aránya állandó érték lesz.

A törvény leírása

Ezenkívül abban a pillanatban, amikor a sugár kilép a második szerkezetből az elsőbe (például elhaladásakor fényáram a levegőből, az üvegen keresztül és vissza a levegőbe), torzító hatás is fellép.

Különböző objektumok fontos paramétere

Ebben a helyzetben a fő mutató a beesési szög szinuszának aránya egy hasonló paraméterhez, de torzításhoz. Amint az a fent leírt törvényből következik, ez a mutató állandó érték.
Sőt, ha a csökkenési meredekség értéke megváltozik, akkor hasonló mutató esetén ugyanez a helyzet lesz jellemző. Ez a paraméter rendelkezik nagy érték, mivel az átlátszó anyagok szerves jellemzője.

Indikátorok különböző objektumokhoz

Ennek a paraméternek köszönhetően meglehetősen hatékonyan megkülönböztetheti az üvegtípusokat, valamint a különféle drágaköveket. A fény beáramlási sebességének meghatározásához is fontos különböző környezetekben.

Figyel! Legnagyobb sebesség fényáram - vákuumban.

Amikor egyik anyagról a másikra mozog, sebessége csökken. Például a gyémánt, amelynek a legnagyobb törésmutatója, fotonterjedési sebessége 2,42-szer nagyobb lesz, mint a levegő. Vízben 1,33-szor lassabban terjednek. Különböző típusú üvegeknél ez a paraméter 1,4 és 2,2 között van.

Figyel! Egyes szemüvegek törésmutatója 2,2, ami nagyon közel áll a gyémánthoz (2,4). Ezért nem mindig lehet megkülönböztetni egy üvegdarabot a valódi gyémánttól.

Az anyagok optikai sűrűsége

A fény különböző anyagokon tud áthatolni, amelyeket eltérő optikai sűrűség jellemez. Amint azt korábban említettük, ennek a törvénynek a segítségével meghatározható a közeg (struktúra) jellemző sűrűsége. Minél sűrűbb, annál lassabb a fény terjedési sebessége. Például az üveg vagy a víz optikailag sűrűbb lesz, mint a levegő.
Amellett, hogy ez a paraméter állandó érték, két anyag fénysebességének arányát is tükrözi. A fizikai jelentés a következő képlet formájában jeleníthető meg:

Ez a mutató megmutatja, hogyan változik a fotonok terjedési sebessége, amikor egyik anyagról a másikra mozognak.

Egy másik fontos mutató

Amikor a fényáram átlátszó tárgyakon halad keresztül, lehetséges a polarizációja. A dielektromos izotróp közegből származó fényáram áthaladásakor figyelhető meg. Polarizáció akkor következik be, amikor a fotonok áthaladnak az üvegen.

Polarizációs hatás

Részleges polarizáció figyelhető meg, ha a fényáram beesési szöge két dielektrikum határán eltér nullától.

A polarizáció mértéke attól függ, hogy mik voltak a beesési szögek (Brewster törvénye).

Teljes belső reflexió Befejezésül a mi kis kirándulás

, továbbra is teljes belső reflexiónak kell tekinteni egy ilyen hatást.

Ahhoz, hogy ez a hatás megjelenjen, növelni kell a fényáram beesési szögét abban a pillanatban, amikor az anyagok közötti határfelületen sűrűbbről kevésbé sűrűre vált át. Abban a helyzetben, amikor ez a paraméter túllép egy bizonyos határértéket, akkor a szakasz határán beeső fotonok teljes mértékben tükröződnek. Valójában ez lesz a kívánt jelenségünk. Enélkül lehetetlen volt száloptikát gyártani.

Következtetés

A fényáram viselkedésének gyakorlati alkalmazása sokat adott, változatosságot teremtve technikai eszközökéletünk javítására. Ugyanakkor a fény még nem tárta fel minden lehetőségét az emberiség előtt, és gyakorlati potenciálja még nem valósult meg teljesen.

Hogyan kell csinálni papír lámpa saját kezével Hogyan ellenőrizhető a LED szalag teljesítménye

A fizika törvényei nagyon fontos szerepet játszanak, amikor számításokat végeznek bármely termék előállítására vonatkozó konkrét stratégia megtervezésekor, vagy amikor építmények építésére vonatkozó projektet készítenek. különféle célokra. Sok mennyiséget számítanak ki, így a mérések és számítások a tervezési munka megkezdése előtt megtörténnek. Például az üveg törésmutatója megegyezik a beesési szög szinuszának és a törésszög szinuszának az arányával.

Tehát először folyamatban van a folyamat mérje meg a szögeket, majd számítsa ki a szinuszukat, és csak ezután kaphatja meg a kívánt értéket. A táblázatos adatok rendelkezésre állása ellenére érdemes minden alkalommal további számításokat végezni, mivel gyakran használnak referenciakönyveket ideális körülmények amit el lehet érni igazi életet szinte lehetetlen. Ezért a valóságban a mutató szükségszerűen eltér a táblázattól, és bizonyos helyzetekben ez alapvető fontosságú.

Abszolút mutató

Az abszolút törésmutató az üveg márkájától függ, mivel a gyakorlatban rengeteg lehetőség létezik, amelyek összetételében és átlátszósági fokában különböznek egymástól. Átlagosan 1,5, és ez az érték 0,2-vel ingadozik egyik vagy másik irányba. Ritka esetekben ettől a számtól eltérések lehetnek.

Ismételten, ha a pontos mutató fontos, akkor a további mérések nem kerülhetők el. De ezek sem adnak 100%-ban megbízható eredményt, mivel a végső értéket befolyásolja a nap égbolt helyzete és a mérés napján a felhőzet. Szerencsére az esetek 99,99%-ában elég csak annyit tudni, hogy egy olyan anyag törésmutatója, mint az üveg, nagyobb egynél és kisebb, mint kettő, és az összes többi tized és század nem számít.

A fizikai problémák megoldását segítő fórumokon gyakran felvetődik a kérdés: mi az üveg és a gyémánt törésmutatója? Sokan úgy gondolják, hogy mivel ez a két anyag hasonló megjelenésű, ezért tulajdonságaiknak megközelítőleg azonosnak kell lenniük. De ez tévhit.

Az üveg maximális fénytörése 1,7 körül lesz, míg a gyémántnál ez a mutató eléri a 2,42-et. Adott drágakő egyike azon kevés anyagoknak a Földön, amelyek törésmutatója meghaladja a 2-t. Ez kristályos szerkezetének és a fénysugarak nagyfokú szórásának köszönhető. A vágás minimális szerepet játszik a táblázat értékének változásában.

Relatív mutató

Egyes környezetek relatív mutatója a következőképpen jellemezhető:

• - az üveg vízhez viszonyított törésmutatója körülbelül 1,18;
• - ugyanannak az anyagnak a levegőhöz viszonyított törésmutatója 1,5;
• - az alkoholhoz viszonyított törésmutató - 1.1.

A mutató mérése és a relatív érték számítása jól ismert algoritmus szerint történik. Egy relatív paraméter megtalálásához el kell osztania az egyik táblázatértéket egy másikkal. Vagy végezzen kísérleti számításokat két környezetre, majd ossza el a kapott adatokat. Az ilyen műveleteket gyakran laboratóriumi fizikaórákon végzik.

A törésmutató meghatározása

Az üveg törésmutatójának meghatározása a gyakorlatban meglehetősen nehézkes, mert a kiindulási adatok méréséhez nagy pontosságú műszerekre van szükség. Minden hiba növekedni fog, mivel a számítás használja összetett képletek, amely megköveteli a hibák hiányát.

Általában ez az együttható azt mutatja meg, hogy a fénysugarak terjedési sebessége hányszorosára lassul le egy bizonyos akadályon való áthaladáskor. Ezért csak azokra jellemző átlátszó anyagok. A gázok törésmutatóját referenciaértéknek, azaz egységnek vesszük. Ez azért történt, hogy a számítások során valamilyen értékből lehessen kiindulni.

Ha napsugár táblázati értékkel megegyező törésmutatójú üveg felületére esik, akkor többféleképpen módosítható:

• 1. Ragasszon a tetejére egy fóliát, amelynek törésmutatója nagyobb lesz, mint az üvegé. Ezt az elvet alkalmazzák az autók ablakainak sötétítésénél, hogy javítsák az utasok kényelmét, és a vezető tisztábban lássa a forgalmi viszonyokat. A film az ultraibolya sugárzást is gátolja.
• 2. Fesd le az üveget festékkel. Ezt teszik az olcsó termékek gyártói napszemüveg, de érdemes figyelembe venni, hogy ez káros lehet a látásra. IN jó modellek Az üveget speciális technológiával azonnal színezetten állítják elő.
• 3. Merítse az üveget folyadékba. Ez csak kísérleteknél hasznos.

Ha egy fénysugár áthalad az üvegből, akkor a törésmutató az következő anyag relatív együtthatóval számítjuk ki, amely a táblázati értékek összehasonlításával nyerhető. Ezek a számítások nagyon fontosak a gyakorlati vagy kísérleti terhelést hordozó optikai rendszerek tervezésénél. Az itt előforduló hibák elfogadhatatlanok, mert a teljes eszköz helytelen működéséhez vezetnek, és akkor a segítségével kapott adatok haszontalanok lesznek.

Az üvegben a törésmutatóval rendelkező fénysebesség meghatározásához el kell osztani a vákuum sebességének abszolút értékét a törésmutatóval. A vákuumot referenciaközegként használják, mivel nincs fénytörés olyan anyagok hiánya miatt, amelyek megzavarhatnák a fénysugarak zökkenőmentes mozgását egy adott úton.

Bármely számított mutatóban a sebesség kisebb lesz, mint a referenciaközegben, mivel a törésmutató mindig nagyobb, mint az egység.

A fény természeténél fogva különböző sebességgel halad át a különböző médián. Minél sűrűbb a közeg, annál kisebb a fény terjedési sebessége benne. Megfelelő mértéket állapítottak meg, amely mind az anyag sűrűségére, mind a fény terjedési sebességére vonatkozik. Ezt a mértéket törésmutatónak nevezték. Bármely anyag esetében a törésmutatót a vákuumban lévő fénysebességhez viszonyítva mérik (a vákuumot gyakran ún. szabad hely). A következő képlet írja le ezt a kapcsolatot.

Minél nagyobb egy anyag törésmutatója, annál sűrűbb. Amikor egy fénysugár átmegy egyik anyagból a másikba (eltérő törésmutatóval), a törésszög eltér a beesési szögtől. Az alacsonyabb törésmutatójú közegbe behatoló fénysugár a beesési szögnél nagyobb szögben távozik. A nagy törésmutatójú közegen áthatoló fénysugár a beesési szögnél kisebb szögben távozik. Ez az ábrán látható. 3.5.

Rizs. 3.5.a. A nyaláb áthalad egy magas N 1 -es közegből egy alacsony N 2 -es közegbe

Rizs. 3.5.b. Alacsony N 1 tartalmú közegből magas N 2 tartalmú közegbe átmenő sugár

Ebben az esetben θ 1 a beesési szög, θ 2 pedig a törésszög. Az alábbiakban felsorolunk néhány tipikus törésmutatót.

Érdekes megjegyezni, hogy a röntgensugaraknál az üveg törésmutatója mindig kisebb, mint a levegőé, így a levegőből üvegbe kerülve a fénysugarakhoz hasonlóan a merőlegestől eltérnek, nem pedig a merőleges felé.