Mi határozza meg egy közeg abszolút törésmutatóját? A törésmutató fogalma

19.10.2019

A fénytörés egy bizonyos absztrakt szám, amely bármely átlátszó közeg fénytörési képességét jellemzi. Szokás n jelölni. Megkülönböztetni abszolút mutató törésmutató és relatív index.

Az elsőt két képlet valamelyikével számítjuk ki:

n = sin α / sin β = const (ahol sin α a beesési szög szinusza, és sin β a vizsgált közegbe az üregből belépő fénysugár szinusza)

n = c / υ λ (ahol c a fény sebessége vákuumban, υ λ a fénysebesség a vizsgált közegben).

Itt a számítás megmutatja, hogy a fény hányszor változtatja meg terjedési sebességét a vákuumból átlátszó közegbe való átmenet pillanatában. Ez határozza meg a törésmutatót (abszolút). A relatív meghatározásához használja a következő képletet:

Vagyis a különböző sűrűségű anyagok, például a levegő és az üveg abszolút törésmutatóit veszik figyelembe.

Általánosságban elmondható, hogy bármely test abszolút együtthatója, legyen az gáznemű, folyékony vagy szilárd, mindig nagyobb, mint 1. Alapvetően 1-től 2-ig terjed az értékük. Ez az érték csak kivételes esetekben lehet nagyobb 2-nél. Ennek a paraméternek a jelentése egyes környezetekben:

Ez az érték a bolygó legkeményebb természetes anyagára, a gyémántra alkalmazva 2,42. Nagyon gyakran tudományos kutatások stb. elvégzésekor ismerni kell a víz törésmutatóját. Ez a paraméter 1,334.

Mivel a hullámhossz természetesen változó indikátor, az n betűhöz indexet rendelünk. Értéke segít megérteni, hogy ez az együttható a spektrum melyik hullámához tartozik. Ha ugyanazt az anyagot vesszük figyelembe, de a fény hullámhosszának növekedésével, a törésmutató csökken. Ez a körülmény a fény spektrummá bomlását okozza, amikor áthalad egy lencsén, prizmán stb.

A törésmutató értékével meg lehet határozni például, hogy az egyik anyagból mennyi oldódik a másikban. Ez hasznos lehet például sörfőzésnél, vagy ha tudnia kell a cukor, a gyümölcsök vagy a bogyók koncentrációját a lében. Ez a mutató fontos mind a kőolajtermékek minőségének meghatározásakor, mind az ékszerekben, amikor egy kő eredetiségét kell igazolni stb.

Anyag használata nélkül a készülék okulárjában látható skála teljesen kék lesz. Ha közönséges desztillált vizet csepegtet a prizmára, ha a műszer megfelelően van kalibrálva, a kék és a fehér virágok szigorúan a nulla pontnál fog haladni. Egy másik anyag vizsgálatakor az aszerint fog eltolódni a skála mentén, hogy milyen törésmutatója jellemző rá.

A fizika törvényei nagyon játszanak fontos szerep amikor számításokat végeznek bármely termék előállítására vonatkozó konkrét stratégia megtervezéséhez, vagy 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 való élet 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. A 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 műszerek szükségesek. 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 egy bizonyos akadályon való áthaladáskor. Ezért csak azokra jellemző átlátszó anyagok. A gázok törésmutatóját tekintjük referenciaértéknek, azaz egységnek. 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. BAN BEN 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 egy relatív együttható segítségével számítjuk ki, amelyet táblázati értékek összehasonlításával kaphatunk. 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, mert ott nem működik a fénytörés, mivel hiányoznak olyan anyagok, 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.

TÖRÉSI INDEX(törésmutató) - optikai. kapcsolódó környezetre jellemző fénytörés két átlátszó optikailag homogén és izotróp közeg határfelületén az egyik közegből a másikba való átmenet során, valamint a közegben a fényterjedés fázissebességeinek különbsége miatt. A P. p értéke megegyezik ezen sebességek arányával. relatív

P. o. Ha a fény a második vagy az első közegre esik (hol a fénysebesség Val vel), majd a mennyiségeket ezeknek az átlagoknak abszolút pp. Ebben az esetben a törés törvénye olyan formában írható fel, ahol és a beesési és törési szögek.

Az abszolút teljesítménytényező nagysága az anyag természetétől és szerkezetétől, aggregációs állapotától, hőmérsékletétől, nyomásától stb. függ. Nagy intenzitás esetén a teljesítménytényező a fény intenzitásától függ (lásd. Nemlineáris optika). Számos anyagban a P. külső hatások hatására megváltozik. elektromos mezők ( Kerr effektus- folyadékokban és gázokban; elektro-optikai Pockels hatás- kristályokban).

Egy adott közeg esetében az abszorpciós sáv az l fényhullámhossztól függ, és az abszorpciós sávok tartományában ez a függés anomális (lásd az 1. ábrát). Könnyű diszperzió).Röntgenben. régióban a teljesítménytényező szinte minden közeg esetében közel 1, a látható tartományban folyadékok és szilárd anyagok esetében körülbelül 1,5; az IR régióban számos transzparens közeghez 4.0 (Ge esetén).

Két PP jellemzi őket: közönséges (hasonlóan az izotróp közeghez) és rendkívüli, amelyek nagysága a nyaláb beesési szögétől, és ezért a fény terjedésének irányától függ a közegben (lásd. Kristály optika Abszorpciós közegeknél (különösen fémeknél) az abszorpciós együttható összetett érték, és olyan formában ábrázolható, ahol ha a szokásos abszorpciós együttható, és az abszorpciós index (lásd Fényelnyelés, fém optika).

P. o. makroszkópos. a környezet jellemzői, és ehhez kapcsolódik dielektromos állandó n mag. áteresztőképesség Klasszikus elektronelmélet (lásd Könnyű diszperzió) lehetővé teszi a P. p értékét a mikroszkopikus értékkel. a környezet jellemzői - elektronikus polarizálhatóság atom (vagy molekula) az atomok természetétől és a fény és közeg frekvenciájától függően: hol N- térfogategységenkénti atomok száma. Az atomra (molekulára) ható elektromosság. A fényhullám mezeje az optikai hullám elmozdulását okozza. elektron az egyensúlyi helyzetből; az atom induktorokat szerez. a dipólusmomentum időben változik a beeső fény frekvenciájával, és a másodlagos koherens hullámok forrása, amely. megzavarva a közegre beeső hullámot, a közegben fázissebességgel terjedő fényhullámot képeznek, és ezért

A hagyományos (nem lézeres) fényforrások intenzitása viszonylag alacsony, az elektromos intenzitás. Az atomra ható fényhullám tere sokkal kisebb, mint az atomon belüli elektromos teljesítmény. mezők, és az atomban lévő elektron harmonikusnak tekinthető. oszcillátor. Ebben a közelítésben az érték és a P. p.

Ezek állandó mennyiségek (adott frekvencián), függetlenek a fényintenzitástól. A létrejövő intenzív fényfolyamokban erős lézerek, elektromos érték A fényhullám tere arányos lehet az atomon belüli elektromos teljesítménnyel. mezők és a harmóniaoszcillátor modell elfogadhatatlannak bizonyul. Az elektron-atom rendszerben fellépő erők anharmonikusságának figyelembevétele az atom polarizálhatóságának, így a részecske polarizálhatóságának a fény intenzitásától való függéséhez vezet. A és közötti kapcsolat nemlineárisnak bizonyul; P. o

Ahol - P. o. alacsony fényintenzitás mellett; (általában elfogadott kijelölést) - a P. p. nemlineáris összeadása, vagy együttható. nemlinearitás. P. p. függ például a környezet természetétől. szilikát üvegekhez

P. p. is nagy intenzitású a hatás következtében elektrostrikció, a közeg sűrűségének változása, az anizotróp molekulák nagyfrekvenciája (folyadékban), valamint az abszorpció okozta hőmérséklet-emelkedés következtében

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 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 magas 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 kettő között a fény terjedési sebességében, annál nagyobb eltérést mutat a fénysugár eredeti irányától, amikor egyik közegből a másikba megy át.

ezeket a környezeteket.

Tekintsük egy fénynyaláb törését bármely két I és II átlátszó közeg határán (lásd az ábrát). Egyezzünk meg abban, hogy a II. közegnek nagyobb a törőereje, és ezért n 1És n 2- 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. a vizsgált közeg törésmutatóinak arányaként is definiálható.

n rel. = ----- = ---

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 törésmutató függését a fény hullámhosszától diszperziónak nevezzük. Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a fénytörés. Ezért a különböző hullámhosszú sugarak eltérően törnek meg.

3)hőfok , amelyen a mérést végzik. Kötelező feltétel a törésmutató meghatározása a megfelelés hőmérsékleti rezsim. A meghatározást általában 20±0,3 0 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:

n t =n 20 + (20-t) 0,0002, ahol

n t – Viszlát fénytörés beállítója at adott hőmérséklet,

n 20 - törésmutató 20 0 C-on

A hőmérsékletnek a gázok és folyadékok törésmutatóinak értékére gyakorolt hatása a térfogati tágulási együttható értékéhez kapcsolódik. Az összes gáz és folyadék térfogata melegítéskor növekszik, a sűrűség csökken, és ennek következtében az indikátor csökken

A 20 0 C-on és 589,3 nm-es fényhullámhosszon mért törésmutatót az index jelöli. n D 20

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=n o +FC,

n- az oldat törésmutatója,

nem- tiszta oldószer törésmutatója,

C- oldott anyag koncentrációja, %

F-empirikus együttható, melynek értéke megtalálható

ismert koncentrációjú oldatok törésmutatójának meghatározásával.

REFRAKTOMÉTEREK.

A refraktométerek a törésmutató mérésére szolgáló eszközök. Ezeknek a készülékeknek 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 n 0 = 1,33299, de gyakorlatilag ezt a mutatót tekintjük n 0-nak. =1,333.

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

Kézi refraktométer

Abbe refraktométer

Térjünk rá a törésmutató részletesebb megfontolására, 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 egyenlő legyen a közeg abszolút törésmutatóinak arányával. második és első média:

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

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 törésmutatót mérik különböző környezetekben levegőhöz képest. 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, fontos szerepet játszik 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 törésmutató függése a sugárzás intenzitásától megvan a formája

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. Nál nél nemlineáris törésmutató. 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 is 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 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. Végül 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. Tovább
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 pontok távolsága a lencsétől 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 lemez vastagságát 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 mikroszkóp csövet, 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 vékonyréteg A 3 és 4 matt felület által szórt fény a vizsgált folyadék síkkal párhuzamos rétegén halad át, és a 4 alsó prizma BB 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 stb< 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 sinipr = 1.

A 4. prizma BC felületén a fénysugarak visszatörése 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 maximális 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 állandó 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 határfelületéhez 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 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.

Ellenőrző kérdések

1.opció

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. Egy adott anyag teljes belső visszaverődésének határszöge 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.

41. sz. laboratóriumi munka

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), Ahol nF- egy anyag törésmutatója egy hullámhosszon λ = 486,1 nm (kék vonal a hidrogénspektrumban), nC– az anyag törésmutatója λ - 656,3 nm (piros vonal a hidrogén-spektrumon).

Egy anyag fénytörését a relatív diszperzió értékével jellemezzük:
A segédkönyvek általában megadják a relatív diszperzió reciprokát, azaz.

e.
,Ahol — 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 BAN BEN1 - világítás. A fényforrásból érkező sugarak a szélére esnek A1 VAL VEL1 , megtörik, ráesik matt felület A1 BAN BEN1 és szétszóródik ez a felület.

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

A fénytörés törvénye szerint
, Ahol
És a sugarak törésszöge a folyadékban, illetve a prizmában.

A beesési szög növekedésével
törési szög is növekszik és eléri maximális értékét
, Amikor
, T.

e. amikor egy folyadékban lévő sugár átcsúszik egy felületen AB. Ennélfogva,
. 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 kérdéses készülék folyadékokat, törésmutatót vizsgál ami kisebb a törésmutatónál A 2. prizma tehát a folyadék és az üveg határán megtört minden irányú sugarak bejutnak a prizmába.

Nyilvánvaló, hogy a prizma azon része, amely megfelel a nem áthaladó sugaraknak, elsötétül. 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 csatlakozik, 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 diszperzió 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 az okulárskála 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.

Asztal 1

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 BAN BEN, 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, BAN BENÉs SB.

A talált értékek alapján AÉs BAN BEN határozza meg az átlagot
oldatkoncentráció NaCl a laboráns adja meg

Ellenőrző 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 BAN BEN1 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. Egy 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 minimális mennyiségű analitot használ, és nagyon rövid idő alatt 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

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

Ennek a módszernek számos előnye van, melynek eredményeként széles körben alkalmazható mind a kémiai kutatásban, mind a technológiai folyamatok irányításában.

1) A törésmutatók mérése egy nagyon egyszerű folyamat, amelyet pontosan, 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 refraktometriát kétkomponensű oldatok összetételének meghatározására és háromkomponensű rendszerek esetén alkalmazzák.

A módszer fizikai alapja

TÖRÉSINDEX.

Minél nagyobb a különbség a kettő között a fény terjedési sebességében, annál nagyobb eltérést mutat a fénysugár 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.). Egyezzünk meg 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

Az anyag természetét ebben az esetben molekuláinak fény hatására deformálhatósága - a polarizálhatóság mértéke - határozza meg.

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 törésmutató függését a fény hullámhosszától diszperziónak nevezzük.

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

3)hőfok , amelyen a mérést végzik. A törésmutató meghatározásának előfeltétele a hőmérsékleti rendszer betartása. 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 hőmérsékletnek a gázok és folyadékok törésmutatóinak értékére gyakorolt hatása a térfogati tágulási együttható értékéhez kapcsolódik.

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

4) az anyag koncentrációja az oldatban.

A gyakorlat azt mutatja, hogy ha az oldott anyag tartalom nem haladja meg a 10-20%-ot, akkor a grafikus módszer mellett sok esetben lehet használni lineáris egyenlet, például:

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 a készülékeknek 2 típusa van: Abbe típusú és Pulfrich típusú refraktométer. A mérések mindkét esetben a maximális törési szög meghatározásán alapulnak. A gyakorlatban különféle rendszerek refraktométereit használják: laboratóriumi RL, univerzális RL 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).