Kırılma yasasını formüle ederken §81'de tanıttığımız kırılma indisinin daha ayrıntılı bir incelemesine geçelim.

Kırılma indisi hem ışının düştüğü ortamın hem de nüfuz ettiği ortamın optik özelliklerine bağlıdır. Boşluktan gelen ışık herhangi bir ortama düştüğünde elde edilen kırılma indisine o ortamın mutlak kırılma indisi denir.

Pirinç. 184. İki ortamın bağıl kırılma indisi:

Mutlak olsun kırılma indisi birinci ortam ve ikinci ortam . Birinci ve ikinci ortamın sınırındaki kırılma göz önüne alındığında, birinci ortamdan ikinciye geçiş sırasındaki kırılma indisinin, yani göreceli kırılma indisinin, ortamın mutlak kırılma indislerinin oranına eşit olmasını sağlıyoruz. ikinci ve birinci medya:

(Şek. 184). Aksine, ikinci ortamdan birinciye geçerken göreceli bir kırılma indisine sahip oluruz.

İki ortamın bağıl kırılma indisi ile mutlak kırılma indisleri arasında kurulan bağlantı, tıpkı tersinirlik yasası için yapılabileceği gibi, yeni deneyler olmadan teorik olarak türetilebilir (§82),

Daha yüksek kırılma indisine sahip bir ortama optik olarak daha yoğun denir. Çeşitli ortamların havaya göre kırılma indisi genellikle ölçülür. Havanın mutlak kırılma indisi. Bu nedenle, herhangi bir ortamın mutlak kırılma indisi, aşağıdaki formülle havaya göre kırılma indisi ile ilişkilidir.

Tablo 6. Kırılma indeksi çeşitli maddeler havaya göre

Sıvılar		Katılar
Madde		Madde
Etanol
Karbon disülfid
Gliserol		Cam (hafif taç)
Sıvı hidrojen		Cam (ağır çakmaktaşı)
Sıvı helyum

Kırılma indisi ışığın dalga boyuna, yani rengine bağlıdır. Çeşitli renkler farklı kırılma indislerine karşılık gelir. Dağılım adı verilen bu olay, önemli rol optikte. Bu olguyu sonraki bölümlerde tekrar tekrar ele alacağız. Tabloda verilen veriler. 6, sarı ışığa bakın.

Yansıma yasasının resmi olarak kırılma yasasıyla aynı biçimde yazılabildiğini belirtmek ilginçtir. Her zaman dik açıdan karşılık gelen ışına kadar olan açıları ölçme konusunda anlaştığımızı hatırlayalım. Bu nedenle, geliş açısı ile yansıma açısının zıt işaretlere sahip olduğunu düşünmeliyiz; yansıma yasası şu şekilde yazılabilir:

(83.4)'ü kırılma kanunu ile karşılaştırdığımızda, yansıma kanununun, kırılma kanununun özel bir durumu olarak değerlendirilebileceğini görüyoruz. Yansıma ve kırılma yasalarının bu biçimsel benzerliği, pratik sorunların çözümünde büyük fayda sağlar.

Önceki sunumda kırılma indisi, içinden geçen ışığın yoğunluğundan bağımsız olarak ortamın sabiti anlamına geliyordu. Kırılma indisinin bu şekilde yorumlanması oldukça doğaldır, ancak modern lazerler kullanılarak elde edilebilen yüksek radyasyon yoğunlukları durumunda bu haklı değildir. Güçlü ışık ışınımının geçtiği ortamın özellikleri bu durumda yoğunluğuna bağlıdır. Dedikleri gibi, ortam doğrusal olmayan hale geliyor. Ortamın doğrusal olmaması, özellikle yüksek yoğunluklu bir ışık dalgasının kırılma indisini değiştirmesiyle kendini gösterir. Kırılma indisinin radyasyon yoğunluğuna bağımlılığı şu şekildedir:

Burada olağan kırılma indisi, doğrusal olmayan kırılma indisidir ve orantı faktörüdür. Bu formüldeki ek terim pozitif ya da negatif olabilir.

Kırılma indeksindeki göreceli değişiklikler nispeten küçüktür. Şu tarihte: doğrusal olmayan kırılma indeksi. Bununla birlikte, kırılma indeksindeki bu kadar küçük değişiklikler bile dikkat çekicidir: kendilerini, ışığın kendi kendine odaklanması gibi tuhaf bir fenomenle gösterirler.

Pozitif doğrusal olmayan kırılma indisine sahip bir ortam düşünelim. Bu durumda, ışık yoğunluğunun arttığı alanlar aynı zamanda kırılma indisinin de arttığı alanlardır. Genellikle gerçek Lazer radyasyonu Işın demetinin enine kesiti üzerindeki yoğunluk dağılımı düzgün değildir: yoğunluk eksen boyunca maksimumdur ve Şekil 2'de gösterildiği gibi ışının kenarlarına doğru düzgün bir şekilde azalır. 185 katı eğri. Benzer bir dağılım aynı zamanda ekseni boyunca yayılan doğrusal olmayan bir ortama sahip bir hücrenin kesiti boyunca kırılma indisindeki değişimi de tanımlar. lazer ışını. Küvetin ekseni boyunca en büyük olan kırılma indisi, duvarlarına doğru düzgün bir şekilde azalır (Şekil 185'teki kesikli eğriler).

Lazeri eksene paralel olarak bırakan ve değişken kırılma indisine sahip bir ortama giren ışın demeti, daha büyük olduğu yönde saptırılır. Bu nedenle, küvetin yakınında artan yoğunluk, kesitlerde ve Şekil 2'de şematik olarak gösterilen bu alanda ışık ışınlarının yoğunlaşmasına neden olur. 185 ve bu daha da fazla bir artışa yol açıyor. Sonuçta doğrusal olmayan bir ortamdan geçen ışık ışınının etkin kesiti önemli ölçüde azalır. Işık, yüksek kırılma indisine sahip dar bir kanaldan geçer. Böylece lazer ışın demeti daralır ve yoğun radyasyonun etkisi altındaki doğrusal olmayan ortam toplayıcı mercek görevi görür. Bu olguya kendine odaklanma denir. Örneğin sıvı nitrobenzende gözlemlenebilir.

Pirinç. 185. Küvetin girişindeki (a), giriş ucunun yakınında (), ortada (), küvetin çıkış ucunun yakınında () bir lazer ışın ışınının kesiti üzerinde radyasyon yoğunluğunun ve kırılma indeksinin dağılımı ( )

Kırılma yasasını formüle ederken §81'de tanıttığımız kırılma indisinin daha ayrıntılı bir incelemesine geçelim.

Kırılma indisi hem ışının düştüğü ortamın hem de nüfuz ettiği ortamın optik özelliklerine bağlıdır. Boşluktan gelen ışık herhangi bir ortama düştüğünde elde edilen kırılma indisine o ortamın mutlak kırılma indisi denir.

Pirinç. 184. İki ortamın bağıl kırılma indisi:

Birinci ortamın mutlak kırılma indisi ve ikinci ortamın mutlak kırılma indisi - olsun. Birinci ve ikinci ortamın sınırındaki kırılma dikkate alındığında, birinci ortamdan ikinciye geçiş sırasındaki kırılma indisinin, yani göreceli kırılma indisinin, ortamın mutlak kırılma indislerinin oranına eşit olmasını sağlıyoruz. ikinci ve birinci medya:

(Şek. 184). Aksine, ikinci ortamdan birinciye geçerken göreceli bir kırılma indisine sahip oluruz.

İki ortamın bağıl kırılma indisi ile mutlak kırılma indisleri arasında kurulan bağlantı, tıpkı tersinirlik yasası için yapılabileceği gibi (§82), yeni deneyler olmadan teorik olarak türetilebilir,

Daha yüksek kırılma indisine sahip bir ortama optik olarak daha yoğun denir. Çeşitli ortamların havaya göre kırılma indisi genellikle ölçülür. Havanın mutlak kırılma indisi. Bu nedenle, herhangi bir ortamın mutlak kırılma indisi, aşağıdaki formülle havaya göre kırılma indisi ile ilişkilidir.

Tablo 6. Çeşitli maddelerin havaya göre kırılma indisi

Kırılma indisi ışığın dalga boyuna, yani rengine bağlıdır. Farklı renkler farklı kırılma indekslerine karşılık gelir. Dispersiyon adı verilen bu olay optikte önemli bir rol oynar. Bu olguyu sonraki bölümlerde tekrar tekrar ele alacağız. Tabloda verilen veriler. 6, sarı ışığa bakın.

Yansıma yasasının resmi olarak kırılma yasasıyla aynı biçimde yazılabildiğini belirtmek ilginçtir. Her zaman dik açıdan karşılık gelen ışına kadar olan açıları ölçme konusunda anlaştığımızı hatırlayalım. Bu nedenle, geliş açısı ile yansıma açısının zıt işaretlere sahip olduğunu düşünmeliyiz; yansıma yasası şu şekilde yazılabilir:

(83.4)'ü kırılma kanunu ile karşılaştırdığımızda, yansıma kanununun, kırılma kanununun özel bir durumu olarak değerlendirilebileceğini görüyoruz. Yansıma ve kırılma yasalarının bu biçimsel benzerliği, pratik sorunların çözümünde büyük fayda sağlar.

Önceki sunumda kırılma indisi, içinden geçen ışığın yoğunluğundan bağımsız olarak ortamın sabiti anlamına geliyordu. Kırılma indisinin bu şekilde yorumlanması oldukça doğaldır, ancak modern lazerler kullanılarak elde edilebilen yüksek radyasyon yoğunlukları durumunda bu haklı değildir. Güçlü ışık ışınımının geçtiği ortamın özellikleri bu durumda yoğunluğuna bağlıdır. Dedikleri gibi, ortam doğrusal olmayan hale geliyor. Ortamın doğrusal olmaması, özellikle yüksek yoğunluklu bir ışık dalgasının kırılma indisini değiştirmesiyle kendini gösterir. Kırılma indisinin radyasyon yoğunluğuna bağımlılığı şu şekildedir:

Burada olağan kırılma indisi, doğrusal olmayan kırılma indisidir ve orantı faktörüdür. Bu formüldeki ek terim pozitif ya da negatif olabilir.

Kırılma indeksindeki göreceli değişiklikler nispeten küçüktür. Şu tarihte: doğrusal olmayan kırılma indeksi. Bununla birlikte, kırılma indeksindeki bu kadar küçük değişiklikler bile dikkat çekicidir: kendilerini, ışığın kendi kendine odaklanması gibi tuhaf bir fenomenle gösterirler.

Pozitif doğrusal olmayan kırılma indisine sahip bir ortam düşünelim. Bu durumda, ışık yoğunluğunun arttığı alanlar aynı zamanda kırılma indisinin de arttığı alanlardır. Tipik olarak, gerçek lazer radyasyonunda, bir ışın demetinin kesiti üzerindeki yoğunluk dağılımı düzgün değildir: yoğunluk eksen boyunca maksimumdur ve Şekil 2'de gösterildiği gibi ışının kenarlarına doğru düzgün bir şekilde azalır. 185 katı eğri. Benzer bir dağılım aynı zamanda lazer ışınının yayıldığı eksen boyunca doğrusal olmayan bir ortama sahip bir hücrenin kesiti boyunca kırılma indisindeki değişimi de tanımlar. Küvetin ekseni boyunca en büyük olan kırılma indisi, duvarlarına doğru düzgün bir şekilde azalır (Şekil 185'teki kesikli eğriler).

Lazeri eksene paralel olarak bırakan ve değişken kırılma indisine sahip bir ortama giren ışın demeti, daha büyük olduğu yönde saptırılır. Bu nedenle, küvetin yakınında artan yoğunluk, kesitlerde ve Şekil 2'de şematik olarak gösterilen bu alanda ışık ışınlarının yoğunlaşmasına neden olur. 185 ve bu daha da fazla bir artışa yol açıyor. Sonuçta doğrusal olmayan bir ortamdan geçen ışık ışınının etkin kesiti önemli ölçüde azalır. Işık, yüksek kırılma indisine sahip dar bir kanaldan geçer. Böylece lazer ışın demeti daralır ve yoğun radyasyonun etkisi altındaki doğrusal olmayan ortam toplayıcı mercek görevi görür. Bu olguya kendine odaklanma denir. Örneğin sıvı nitrobenzende gözlemlenebilir.

Pirinç. 185. Küvetin girişindeki (a), giriş ucunun yakınında (), ortada (), küvetin çıkış ucunun yakınında () bir lazer ışın ışınının kesiti üzerinde radyasyon yoğunluğunun ve kırılma indeksinin dağılımı ( )

Şeffaf katıların kırılma indisinin belirlenmesi

Ve sıvılar

Cihazlar ve aksesuarlar: ışık filtreli mikroskop, üzerinde AB işareti bulunan çapraz düzlem paralel plaka; refraktometre markası "RL"; sıvı seti.

Çalışmanın amacı: Cam ve sıvıların kırılma indislerini belirler.

Mikroskop kullanarak camın kırılma indisinin belirlenmesi

Şeffafın kırılma indisini belirlemek için sağlam Bu malzemeden yapılmış işaretli düzlemsel paralel bir plaka kullanılır.

İşaret, biri (A) tabana, ikincisi (B) plakanın üst yüzeyine uygulanan karşılıklı iki dik çizikten oluşur. Plaka tek renkli ışıkla aydınlatılır ve mikroskopla incelenir. Açık
pirinç. Şekil 4.7, incelenen plakanın dikey düzlemdeki bir kesitini göstermektedir.

AD ve AE ışınları, cam-hava arayüzünde kırıldıktan sonra DD1 ve EE1 yönünde hareket ederek mikroskop merceğine girer.

Plakaya yukarıdan bakan bir gözlemci, DD1 ve EE1 ışınlarının devamının kesişme noktasında A noktasını görür, yani. C noktasında.

Böylece A noktası gözlemciye C noktasındaymış gibi görünür. Plaka malzemesinin kırılma indisi n, d kalınlığı ve plakanın görünen kalınlığı d1 arasındaki ilişkiyi bulalım.

4.7 VD = VСtgi, BD = АВtgr olduğu açıktır, dolayısıyla

tgi/tgr = AB/BC,

burada AB = d – levha kalınlığı; BC = d1 plakanın görünen kalınlığı.

Eğer i ve r açıları küçükse, o zaman

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

onlar. Sini/Sinr = d/d1.

Işığın kırılma yasasını dikkate alarak şunu elde ederiz:

d/d1 ölçümü mikroskop kullanılarak yapılır.

Mikroskopun optik tasarımı iki sistemden oluşur: bir mercek ve bir tüpe monte edilmiş bir göz merceği içeren bir gözlem sistemi ve bir ayna ve çıkarılabilir bir filtreden oluşan bir aydınlatma sistemi. Görüntü, tüpün her iki yanında bulunan tutamaçların döndürülmesiyle odaklanır.

Sağ kolun eksenine kadran ölçeğine sahip bir disk monte edilmiştir.

Kadran boyunca sabit ibreye göre okunan b değeri, mercek ile mikroskop tablası arasındaki h mesafesini belirler:

K katsayısı, sap 1° döndürüldüğünde mikroskop tüpünün hangi yüksekliğe hareket ettiğini gösterir.

Bu kurulumdaki merceğin çapı, h mesafesine kıyasla küçüktür, bu nedenle merceğe giren aşırı ışın, mikroskobun optik ekseni ile küçük bir i açısı oluşturur.

Plakadaki ışığın kırılma açısı r, i açısından küçüktür; aynı zamanda küçüktür ve bu durum (4.5) koşuluna karşılık gelir.

İş emri

1. Plakayı, A ve B çizgilerinin kesişme noktası olacak şekilde mikroskop tablasına yerleştirin (bkz.

Kırılma indisi

4.7) görünürdeydi.

2. Boruyu üst konuma kaldırmak için kaldırma mekanizmasının kolunu döndürün.

3. Göz merceğinden bakarak, görüş alanında plakanın üst yüzeyine uygulanan B çiziğinin net bir görüntüsü görünene kadar mikroskop tüpünü düzgün bir şekilde indirmek için kolu döndürün. Mikroskop merceğinden plakanın üst kenarına kadar olan h1 mesafesiyle orantılı olan uzvun b1 okumasını kaydedin: h1 = kb1 (Şek.

4. Gözlemciye C noktasında yer aldığı anlaşılan A çiziğinin net bir görüntüsünü elde edinceye kadar tüpü yumuşak bir şekilde indirmeye devam edin. Kadranın yeni b2 değerini kaydedin. h1 merceğinden plakanın üst yüzeyine olan mesafe b2 ile orantılıdır:
h2 = kb2 (Şekil 4.8, b).

Gözlemci bunları eşit netlikte gördüğü için B ve C noktalarından merceğe olan mesafeler eşittir.

h1-h2 tüpünün yer değiştirmesi plakanın görünür kalınlığına eşittir (Şekil 1).

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

5. Konturların kesiştiği noktada d plakasının kalınlığını ölçün. Bunu yapmak için, incelenen plakanın (1) altına yardımcı bir cam plaka (2) yerleştirin (Şekil 4.9) ve mikroskop tüpünü, mercek (hafifçe) incelenen plakaya dokunana kadar indirin. a1 kadranının göstergesine dikkat edin. Çalışma altındaki plakayı çıkarın ve mikroskop tüpünü lens plaka 2'ye dokunana kadar indirin.

a2 okuma notu.

Mikroskop merceği daha sonra incelenen plakanın kalınlığına eşit bir yüksekliğe alçalır, yani.

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

6. Aşağıdaki formülü kullanarak plaka malzemesinin kırılma indisini hesaplayın

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

7. Yukarıdaki ölçümlerin tümünü 3 - 5 kez tekrarlayın, n'nin ortalama değerini, mutlak ve bağıl hata rn ve rn/n.

Refraktometre kullanılarak sıvıların kırılma indeksinin belirlenmesi

Kırılma indekslerini belirlemek için kullanılan aletlere refraktometre denir.

Genel görünüm ve optik tasarım RL refraktometre Şekil 2'de gösterilmektedir. 4.10 ve 4.11.

Bir RL refraktometre kullanarak sıvıların kırılma indeksinin ölçülmesi, farklı kırılma indislerine sahip iki ortam arasındaki arayüzden geçen ışığın kırılması olgusuna dayanır.

Işık demeti (Şek.

Şekil 4.11) kaynak 1'den (akkor lamba veya gün ışığı dağınık ışık) ayna 2 yardımıyla cihaz gövdesindeki bir pencereden kırılma indisi 1.540 olan camdan yapılmış prizmalar 3 ve 4'ten oluşan çift prizmaya yönlendirilir. .

Üst aydınlatma prizmasının 3 AA yüzeyi (Şek.

4.12, a) mattır ve uygulanan sıvının dağınık ışığını aydınlatmaya yarar ince tabaka prizmalar 3 ve 4 arasındaki boşlukta. Mat yüzey 3 tarafından saçılan ışık, incelenen sıvının düzlemsel paralel katmanından geçer ve farklı koşullar altında alt prizmanın 4 diyagonal yüzü BB üzerine düşer.
i açıları sıfırdan 90°'ye kadar değişir.

Patlayıcının yüzeyinde ışığın toplam iç yansıması olgusunu önlemek için, incelenen sıvının kırılma indeksi, prizma 4 camının kırılma indeksinden daha az olmalıdır;

1.540'tan az.

Gelme açısı 90° olan ışık ışınına otlama denir.

Sıvı-cam arayüzünde kırılan kayan bir ışın, prizma 4'te maksimum kırılma açısında hareket edecektir. R vesaire< 90о.

Kayan bir ışının D noktasında kırılması (bkz. Şekil 4.12, a) yasaya uyar

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

veya nf = nst sinrpr, (4.12)

sinip = 1 olduğundan.

Prizma 4'ün BC yüzeyinde ışık ışınlarının yeniden kırılması meydana gelir ve ardından

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

burada a prizma 4'ün kırılan ışınıdır.

Denklem sistemini (4.12), (4.13), (4.14) birlikte çözerek, incelenen sıvının kırılma indeksi nj'yi prizmadan çıkan ışının sınırlayıcı kırılma açısı r'pr ile ilişkilendiren bir formül elde edebiliriz. 4:

Prizma 4'ten çıkan ışınların yoluna bir teleskop yerleştirilirse, görüş alanının alt kısmı aydınlanacak, üst kısmı karanlık olacaktır. Açık ve karanlık alanlar arasındaki arayüz, maksimum kırılma açısı r¢pr olan ışınlardan oluşur. Bu sistemde kırılma açısı r¢pr'den küçük olan ışın yoktur (Şekil 1).

Bu nedenle r¢pr'nin değeri ve chiaroscuro sınırının konumu, yalnızca incelenen sıvının kırılma indisine nf bağlıdır, çünkü nst ve a bu cihazda sabit değerlerdir.

Nst, a ve r¢pr'yi bilerek, (4.15) formülünü kullanarak nl'yi hesaplayabilirsiniz. Pratikte refraktometre ölçeğini kalibre etmek için formül (4.15) kullanılır.

9'u ölçeklendirmek için (bkz.

pirinç. 4.11) solda ld = 5893 Å için kırılma indisi değerleri bulunmaktadır. Göz merceğinin (10 - 11) önünde (—-) işaretli bir plaka (8) bulunmaktadır.

Merceği plaka (8) ile birlikte ölçek boyunca hareket ettirerek, işaretin karanlık ve aydınlık görüş alanları arasındaki arayüzle hizalanması mümkündür.

Dereceli ölçeğin (9) işarete denk gelen bölümü, incelenen sıvının kırılma indisinin (nl) değerini verir. Mercek 6 ve mercek 10 - 11 bir teleskop oluşturur.

Dönen prizma 7, ışının yönünü değiştirerek onu göz merceğine yönlendirir.

Camın ve incelenen sıvının dağılması nedeniyle, beyaz ışıkta gözlemlendiğinde karanlık ve açık alanlar arasında net bir sınır yerine gökkuşağı şeridi elde edilir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için teleskop merceğinin önüne takılan dağılım dengeleyici 5 kullanılır. Kompansatörün ana kısmı, üç prizmadan birbirine yapıştırılmış ve teleskopun eksenine göre dönebilen bir prizmadır.

Prizmanın ve malzemelerinin kırılma açıları, lд =5893 Å dalga boyuna sahip sarı ışığın kırılmadan içinden geçeceği şekilde seçilir. Renkli ışınların yolu üzerine, dağılımı büyüklük olarak eşit ancak işaret olarak ölçüm prizması ve sıvının dağılımına zıt olacak şekilde bir dengeleme prizması yerleştirilirse, o zaman toplam dağılım sıfır olacaktır. Bu durumda, ışık ışınlarının demeti, yönü sınırlayıcı sarı ışının yönüyle çakışan beyaz bir ışın halinde toplanacaktır.

Böylece telafi edici prizma döndürüldüğünde renk gölgesi ortadan kalkar. Prizma (5) ile birlikte, dağılım kadranı (12) sabit ibreye göre döner (bkz. Şekil 4.10). Uzvun dönme açısı Z, incelenen sıvının ortalama dağılım değerinin değerlendirilmesine olanak sağlar.

Kadran ölçeği kademeli olmalıdır. Kuruluma bir program dahildir.

İş emri

1. Prizma 3'ü kaldırın, prizma 4'ün yüzeyine 2-3 damla test sıvısı koyun ve prizma 3'ü indirin (bkz. Şekil 4.10).

3. Oküler hedeflemeyi kullanarak ölçeğin ve görüş alanları arasındaki arayüzün keskin bir görüntüsünü elde edin.

4. Kompansatörün 5 döner kolu 12, imha edin renkli boyama görsel alanlar arasındaki sınırlar.

Merceği ölçek boyunca hareket ettirerek, (—-) işaretini karanlık ve açık alanların sınırıyla hizalayın ve sıvı göstergesinin değerini yazın.

6. Önerilen sıvı setini inceleyin ve ölçüm hatasını değerlendirin.

7. Her ölçümden sonra prizmaların yüzeyini silin. filtre kağıdı, damıtılmış suya batırılmış.

Kontrol soruları

seçenek 1

Bir ortamın mutlak ve bağıl kırılma indislerini tanımlar.

2. İki ortam (n2> n1 ve n2) arasındaki arayüzde ışınların yolunu çizin< n1).

3. Kırılma indeksi n'yi plakanın kalınlığı d ve görünür kalınlığı d¢ ile ilişkilendiren bir ilişki elde edin.

4. Görev. Belirli bir madde için toplam iç yansımanın sınır açısı 30°'dir.

Bu maddenin kırılma indisini bulun.

Cevap: n =2.

seçenek 2

1. Toplam iç yansıma olgusu nedir?

2. RL-2 refraktometrenin tasarımını ve çalışma prensibini açıklayınız.

3. Refraktometrede kompansatörün rolünü açıklayınız.

4. Görev. Yuvarlak bir salın ortasından bir ampul 10 m derinliğe indiriliyor. Salın minimum yarıçapını bulun, ampulden gelen tek bir ışın bile yüzeye ulaşmamalıdır.

Cevap: R = 11,3 m.

KIRILMA İNDİSİ, veya KIRILMA İNDİSİ, şeffaf bir ortamın kırılma gücünü karakterize eden soyut bir sayıdır. Kırılma indisi belirlenir Latince harfπ ve boşluktan belirli bir şeffaf ortama giren ışının gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranı olarak tanımlanır:

n = sin α/sin β = sabit veya ışığın boşluktaki hızının belirli bir şeffaf ortamdaki hızına oranı olarak: n = c/νλ boşluktan belirli bir şeffaf ortama doğru.

Kırılma indisi bir ortamın optik yoğunluğunun bir ölçüsü olarak kabul edilir

Bu şekilde belirlenen kırılma indisine, göreceli olarak adlandırılanın aksine, mutlak kırılma indisi denir.

e., ışın bir ortamdan geçerken geliş açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranıyla belirlenen kırılma indisi değiştiğinde ışığın yayılma hızının kaç kez yavaşladığını gösterir. bir yoğunluktan başka yoğunluktaki bir ortama. Göreceli kırılma indisi, mutlak kırılma indislerinin oranına eşittir: n = n2/n1, burada n1 ve n2, mutlak göstergeler birinci ve ikinci ortamın kırılması.

Tüm cisimlerin (katı, sıvı ve gaz) mutlak kırılma indisi birden büyüktür ve 1 ile 2 arasında değişir, yalnızca nadir durumlarda 2'yi aşar.

Kırılma indisi hem ortamın özelliklerine hem de ışığın dalga boyuna bağlıdır ve dalga boyu azaldıkça artar.

Bu nedenle p harfine göstergenin hangi dalga boyuna ait olduğunu gösteren bir indeks atanır.

KIRILMA İNDİSİ

Örneğin, TF-1 camı için spektrumun kırmızı kısmındaki kırılma indisi nC = 1,64210 ve mor kısmında nG' = 1,67298'dir.

Bazı şeffaf cisimlerin kırılma indisleri

Hava - 1.000292

Su - 1.334

Eter - 1.358

Etil alkol - 1.363

Gliserin - 1.473

Organik cam (pleksiglas) - 1, 49

Benzen - 1.503

(Taç cam - 1.5163

Köknar (Kanada), balsam 1,54

Cam ağır taç - 1, 61 26

Çakmaktaşı cam - 1.6164

Karbon disülfit - 1.629

Cam ağır çakmaktaşı - 1, 64 75

Monobromonaftalin - 1.66

Cam en ağır çakmaktaşıdır - 1.92

Elmas - 2.42

Spektrumun farklı bölümleri için kırılma indisindeki fark, kromatizmin nedenidir;

Beyaz ışığın kırılma elemanlarından (mercekler, prizmalar vb.) geçerken ayrışması.

41 numaralı laboratuvar çalışması

Refraktometre kullanılarak sıvıların kırılma indeksinin belirlenmesi

Çalışmanın amacı: Bir refraktometre kullanılarak toplam iç yansıma yöntemiyle sıvıların kırılma indeksinin belirlenmesi IRF-454B; Bir çözeltinin kırılma indisinin konsantrasyonuna bağımlılığının incelenmesi.

Kurulum açıklaması

Monokromatik olmayan ışık kırıldığında bileşen renklerine bir spektrum halinde ayrışır.

Bu fenomen, bir maddenin kırılma indisinin ışığın frekansına (dalga boyu) bağımlılığından kaynaklanır ve ışık dağılımı olarak adlandırılır.

Bir ortamın kırılma gücünü, dalga boyundaki kırılma indisi ile karakterize etmek gelenekseldir. λ = 589,3 nm (sodyum buharı spektrumundaki iki yakın sarı çizginin ortalama dalga boyu).

60. Atomik absorpsiyon analizinde bir çözeltideki maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için hangi yöntemler kullanılır?

Bu kırılma indisi belirlenmiş ND.

Dağılımın ölçüsü, fark olarak tanımlanan ortalama dağılımdır ( NF-NC), Nerede NF- bir dalga boyunda bir maddenin kırılma indisi λ = 486,1 nm (hidrojen spektrumunda mavi çizgi), NC– maddenin kırılma indisi λ - 656,3 nm (hidrojen spektrumunda kırmızı çizgi).

Bir maddenin kırılması, bağıl dağılımın değeri ile karakterize edilir:
Referans kitapları genellikle göreceli dağılımın tersini verir;

e.
,Nerede — dağılım katsayısı veya Abbe numarası.

Sıvıların kırılma indeksini belirlemeye yönelik kurulum bir refraktometreden oluşur IRF-454B göstergenin ölçüm sınırları ile; refraksiyon ND 1,2 ila 1,7 aralığında; test sıvısı, prizmaların yüzeylerini silmek için peçeteler.

Refraktometre IRF-454B sıvıların kırılma indisini doğrudan ölçmek ve ayrıca laboratuvar koşullarında sıvıların ortalama dağılımını belirlemek için tasarlanmış bir cihazdır.

Cihazın çalışma prensibi IRF-454B Işığın toplam iç yansıması olgusuna dayanmaktadır.

Cihazın şematik diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.

Test edilecek sıvı prizma 1 ve 2'nin iki yüzü arasına yerleştirilir. Kenarları iyi cilalanmış prizma 2 ABölçüyor ve mat kenarlı prizma 1 A1 İÇİNDE1 - aydınlatma. Bir ışık kaynağından gelen ışınlar kenara düşer A1 İLE1 kırılmak, düşmek mat yüzey A1 İÇİNDE1 ve bu yüzey tarafından dağılmışlardır.

Daha sonra incelenen sıvı tabakasından geçerek yüzeye ulaşırlar. AB prizmalar 2.

Kırılma yasasına göre
, Nerede
Ve sırasıyla sıvı ve prizmadaki ışınların kırılma açılarıdır.

Geliş açısı arttıkça
kırılma açısı da artar ve maksimum değerine ulaşır
, Ne zaman
, T.

e. sıvı içindeki bir ışın bir yüzey üzerinde kaydığında AB. Buradan,
. Böylece prizma 2'den çıkan ışınlar belirli bir açıyla sınırlandırılır.
.

Sıvıdan prizma 2'ye geniş açılarla gelen ışınlar arayüzeyde toplam iç yansımaya uğrar AB ve prizmadan geçmeyin.

Söz konusu cihaz sıvıları, kırılma indisini inceliyor kırılma indisinden daha küçüktür prizma 2, bu nedenle sıvı ve cam sınırında kırılan her yönden gelen ışınlar prizmaya girecektir.

Açıkçası, prizmanın geçmeyen ışınlara karşılık gelen kısmı kararacaktır. Prizmadan çıkan ışınların yolu üzerinde bulunan teleskop (4) sayesinde görüş alanının aydınlık ve karanlık kısımlara bölünmesi gözlemlenebilir.

Prizma sisteminin 1-2 döndürülmesiyle, aydınlık ve karanlık alanlar arasındaki arayüz, teleskop göz merceğinin dişlerinin çapraz çizgisiyle hizalanır. 1-2 numaralı prizmalardan oluşan sistem, kırılma indisi değerlerine göre kalibre edilmiş bir ölçeğe bağlanır.

Ölçek, borunun görüş alanının alt kısmında bulunur ve görüş alanının bir bölümünü çapraz ipliklerle birleştirirken, sıvının kırılma indeksinin karşılık gelen değerini verir. .

Dağılım nedeniyle beyaz ışıkta görüş alanının arayüzü renkli olacaktır. Renklenmeyi ortadan kaldırmak ve test maddesinin ortalama dağılımını belirlemek için, iki yapıştırılmış doğrudan görüş prizması sisteminden (Amichi prizmaları) oluşan kompansatör 3 kullanılır.

Prizmalar aynı anda döndürülebilir farklı taraflar hassas bir döner mekanik cihaz kullanarak, böylece kompansatörün kendi dağılımını değiştirir ve optik sistem (4) aracılığıyla gözlemlenen görüş alanı sınırındaki renklenmeyi ortadan kaldırır. Dengeleyiciye, dispersiyon parametresinin ayarlandığı ölçekli bir tambur bağlanır. maddenin ortalama dağılımının hesaplanmasına olanak sağlayacak şekilde belirlenir.

İş emri

Cihazı, kaynaktan (akkor lamba) gelen ışık aydınlatma prizmasına girecek ve görüş alanını eşit şekilde aydınlatacak şekilde ayarlayın.

2. Ölçüm prizmasını açın.

Bir cam çubuk kullanarak yüzeyine birkaç damla su damlatın ve prizmayı dikkatlice kapatın. Prizmalar arasındaki boşluk ince bir su tabakasıyla eşit şekilde doldurulmalıdır (buna özellikle dikkat edin).

Cihazın terazili vidasını kullanarak görüş alanındaki renklenmeyi ortadan kaldırın ve ışık ile gölge arasında keskin bir sınır elde edin. Başka bir vida kullanarak bunu alet merceğinin referans çarpı işaretiyle hizalayın. Göz merceği ölçeğini kullanarak suyun kırılma indisini binde bir doğrulukla belirleyin.

Elde edilen sonuçları su için referans verilerle karşılaştırın. Ölçülen kırılma indisi ile tablodaki arasındaki fark ± 0,001'i geçmiyorsa ölçüm doğru yapılmıştır.

1. Egzersiz

1. Çözümü hazırlayın sofra tuzu (NaCl) çözünürlük sınırına yakın bir konsantrasyona sahip (örneğin, C = 200 g/litre).

Ortaya çıkan çözeltinin kırılma indisini ölçün.

3. Çözeltiyi tamsayı sayıda seyrelterek göstergenin bağımlılığını elde edin; Çözeltinin konsantrasyonundaki kırılma ve tabloyu doldurun. 1.

tablo 1

Egzersiz yapmak. Yalnızca seyreltme ile maksimumun (başlangıç) 3/4'üne eşit bir çözelti konsantrasyonu nasıl elde edilir?

Bağımlılık grafiği oluşturma n=n(C). Deneysel verilerin daha fazla işlenmesi öğretmenin talimatına göre gerçekleştirilir.

Deneysel verilerin işlenmesi

a) Grafik yöntemi

Grafikten belirleyin eğim İÇİNDE Deneysel koşullar altında çözünen ve çözücüyü karakterize edecek olan.

2. Grafiği kullanarak çözeltinin konsantrasyonunu belirleyin NaCl laboratuvar asistanı tarafından verilir.

b) Analitik yöntem

En küçük kareler yöntemini kullanarak hesaplama A, İÇİNDE Ve SB.

Bulunan değerlere göre A Ve İÇİNDE ortalamayı belirlemek
çözelti konsantrasyonu NaCl laboratuvar asistanı tarafından verilen

Kontrol soruları

Işığın dağılımı. Normal dağılım ile anormal dağılım arasındaki fark nedir?

2. Toplam iç yansıma olgusu nedir?

3. Bu düzen neden bir sıvının kırılma indisini prizmanın kırılma indisinden daha büyük ölçemiyor?

4. Neden prizma yüzü A1 İÇİNDE1 mat mı yapıyorlar?

Bozunma, İndeks

Psikolojik Ansiklopedi

Zihinsel bozulmanın derecesini değerlendirmenin bir yolu! Wechsler-Bellevue testiyle ölçülen işlevler. Endeks, testle ölçülen bazı yeteneklerin yaşla birlikte azaldığı, bazılarının ise azalmadığı gözlemine dayanıyor.

Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

- indeks, isim kaydı, başlıklar vb. Psikolojide - niceliksel değerlendirme, fenomenlerin karakterizasyonu için dijital bir gösterge.

Bir maddenin kırılma indisi neye bağlıdır?

Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

1. Çoğu Genel anlam: işaretlemek, tanımlamak veya yönlendirmek için kullanılan herhangi bir şey; göstergeler, yazılar, işaretler veya semboller. 2. Genellikle katsayı olarak ifade edilen, değerler veya ölçümler arasındaki veya bunlar arasındaki bazı ilişkileri gösteren bir formül veya sayı...

Sosyallik, İndeks

Psikolojik Ansiklopedi

Bir kişinin sosyalliğini ifade eden bir özellik. Örneğin bir sosyogram, diğer ölçümlerin yanı sıra, farklı grup üyelerinin sosyalliğinin bir değerlendirmesini sağlar.

Seçim, Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

Belirli bir testin veya test öğesinin bireyleri birbirinden ayırma gücünü tahmin etmeye yönelik bir formül.

Güvenilirlik, İndeks

Psikolojik Ansiklopedi

Bir testten elde edilen gerçek değerler ile teorik olarak doğru değerler arasındaki korelasyonun tahminini sağlayan bir istatistik.

Bu endeks r'nin değeri olarak verilmektedir; burada r, hesaplanan güvenilirlik katsayısıdır.

Performans Tahmini, Endeks

Psikolojik Ansiklopedi

Değişkenler arasındaki korelasyonun bilindiği göz önüne alındığında, bir değişken hakkındaki bilginin başka bir değişken hakkında tahminlerde bulunmak için ne ölçüde kullanılabileceğinin ölçümü. Genellikle sembolik formda bu E olarak ifade edilir, indeks ise 1 -((...

Kelimeler, Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

Kelimelerin yazılı ve/veya konuşma dilindeki sistematik oluşum sıklığı için genel bir terim.

Genellikle bu tür indeksler belirli dilsel alanlarla sınırlıdır; örneğin birinci sınıf ders kitapları, ebeveyn-çocuk etkileşimleri. Ancak tahminler biliniyor...

Vücut Yapıları, Dizin

Psikolojik Ansiklopedi

Eysenck'in önerdiği vücut ölçümü, boy/göğüs çevresi oranına dayanmaktadır.

Puanları “normal” aralıkta olanlara mezomorf, standart sapma veya ortalamanın üzerinde olanlara leptomorf, standart sapma veya ortalamanın üzerinde olanlara ise leptomorf adı verildi.

24 No'lu DERS İÇİN

"ARAÇLI ANALİZ YÖNTEMLERİ"

REFRAKTOMETRİ.

Edebiyat:

1. V.D. Ponomarev “Analitik Kimya” 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko “Analitik Kimya” 2004 s. 181-184

REFRAKTOMETRİ.

Refraktometri, maliyet açısından en basit fiziksel analiz yöntemlerinden biridir. minimum miktar Analitin boşaltılması çok kısa sürede gerçekleştirilir.

Refraktometri- kırılma veya kırılma olgusuna dayalı bir yöntem;

Bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yayılma yönünün değiştirilmesi.

Kırılma ve ışığın emilmesi, ortamla etkileşiminin bir sonucudur.

Refraktometri kelimesi şu anlama gelir: ölçüm kırılma indisinin değeri ile tahmin edilen ışığın kırılması.

Kırılma indeksi değeri N bağlı olmak

1) maddelerin ve sistemlerin bileşimi hakkında,

2) gerçekte hangi konsantrasyonda ve ışık ışınının yolu üzerinde hangi moleküllerle karşılaştığını, çünkü

Işığın etkisi altında farklı maddelerin molekülleri farklı şekilde polarize olur. Refraktometrik yöntemin temeli bu bağımlılığa dayanmaktadır.

Bu yöntemin bir takım avantajları vardır ve bunun sonucunda şunları buldu: geniş uygulama hem kimyasal araştırmalarda hem de proses kontrolünde.

1) Kırılma indekslerinin ölçümü oldukça yüksektir basit süreç, doğru bir şekilde ve minimum zaman ve miktarda madde ile gerçekleştirilir.

2) Tipik olarak refraktometreler, ışığın kırılma indisini ve analitin içeriğini belirlemede %10'a kadar doğruluk sağlar

Refraktometri yöntemi özgünlüğü ve saflığı kontrol etmek, tek tek maddeleri tanımlamak ve çözeltiler incelenirken organik ve inorganik bileşiklerin yapısını belirlemek için kullanılır.

Refraktometri, iki bileşenli çözeltilerin ve üçlü sistemlerin bileşimini belirlemek için kullanılır.

Yöntemin fiziksel temeli

KIRILMA İNDİSİ.

İkisinde ışığın yayılma hızı arasındaki fark ne kadar büyükse, bir ışık ışınının bir ortamdan diğerine geçerken orijinal yönünden sapması da o kadar büyük olur.

bu ortamlar.

Herhangi iki şeffaf ortam I ve II'nin sınırında bir ışık ışınının kırılmasını düşünelim (Bkz.

Pirinç.). Ortam II'nin daha büyük bir kırılma gücüne sahip olduğu konusunda hemfikir olalım ve bu nedenle, n1 Ve n2- karşılık gelen ortamın kırılmasını gösterir. Ortam I vakum veya hava değilse, ışık ışınının geliş açısının günah kırılma açısına oranı, bağıl kırılma indeksi nrel'in değerini verecektir. Değer n bağıl.

Camın kırılma indisi nedir? Peki bunu ne zaman bilmeniz gerekiyor?

aynı zamanda söz konusu ortamın kırılma indislerinin oranı olarak da tanımlanabilir.

Notrel. = —— = —

Kırılma indisinin değeri şunlara bağlıdır:

1) maddelerin doğası

İçindeki maddenin doğası bu durumdaışığın etkisi altında moleküllerinin deforme olabilirlik derecesini - polarize edilebilirlik derecesini - belirler.

Polarizasyon ne kadar yoğun olursa ışığın kırılması da o kadar güçlü olur.

2)gelen ışığın dalga boyu

Kırılma indisi ölçümü, 589,3 nm ışık dalga boyunda (sodyum spektrumunun D çizgisi) gerçekleştirilir.

Kırılma indisinin ışığın dalga boyuna bağımlılığına dağılım denir.

Dalga boyu ne kadar kısa olursa kırılma o kadar büyük olur. Bu nedenle farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı şekilde kırılır.

3)sıcaklık ölçümün yapıldığı yer. Gerekli koşul kırılma indisinin belirlenmesi uyumluluktur sıcaklık rejimi. Genellikle belirleme 20±0.30C'de yapılır.

Sıcaklık arttıkça kırılma indisi azalır, sıcaklık azaldıkça artar..

Sıcaklık etkilerinin düzeltilmesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

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

nt – Hoşçakal Belirli bir sıcaklıkta kırılma indisi,

200C'de n20-kırılma indisi

Sıcaklığın gazların ve sıvıların kırılma indekslerinin değerleri üzerindeki etkisi, hacimsel genleşme katsayılarının değerleriyle ilişkilidir.

Isıtıldığında tüm gazların ve sıvıların hacmi artar, yoğunluk azalır ve sonuç olarak gösterge azalır

20°C'de ölçülen kırılma indisi ve 589,3 nm'lik ışık dalga boyu, indeks ile belirtilir. nD20

Homojen iki bileşenli bir sistemin kırılma indeksinin durumuna bağımlılığı, bileşenlerin içeriği bilinen bir dizi standart sistem (örneğin çözümler) için kırılma indeksinin belirlenmesiyle deneysel olarak belirlenir.

4) maddenin çözelti içindeki konsantrasyonu.

Birçok sulu madde çözeltisi için, farklı konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda kırılma indisleri güvenilir bir şekilde ölçülür ve bu durumlarda referans kitapları kullanılabilir. refraktometrik tablolar.

Uygulama, çözünmüş madde içeriğinin %10-20'yi aşmadığını ve ayrıca grafiksel yöntem birçok durumda kullanabilirsiniz Doğrusal Denklem tip:

n=hayır+FC,

N-çözeltinin kırılma indisi,

HAYIR saf bir çözücünün kırılma indisidir,

C— çözünmüş maddenin konsantrasyonu, %

F-değeri bulunan ampirik katsayı

Bilinen konsantrasyondaki çözeltilerin kırılma indeksini belirleyerek.

REFRAKTOMETRELER.

Refraktometreler kırılma indeksini ölçmek için kullanılan aletlerdir.

Bu cihazların 2 tipi vardır: Abbe tipi ve Pulfrich tipi refraktometre. Her iki durumda da ölçümler maksimum kırılma açısının belirlenmesine dayanmaktadır. Pratikte refraktometreler kullanılır çeşitli sistemler: laboratuvar-RL, evrensel RLU, vb.

Damıtılmış suyun kırılma indisi n0 = 1,33299'dur ancak pratikte bu gösterge n0 olarak referans olarak alınır. =1,333.

Refraktometrelerin çalışma prensibi, sınırlayıcı açı yöntemi (ışığın toplam yansıma açısı) ile kırılma indisinin belirlenmesine dayanmaktadır.

El tipi refraktometre

Abbe refraktometre

Kırılma veya kırılma, bir ışık ışınının veya diğer dalgaların, hem şeffaf (bu dalgaları ileten) hem de özelliklerin sürekli değiştiği bir ortamın içindeki iki ortamı ayıran sınırı geçtiklerinde yönünde bir değişiklik meydana geldiği bir olgudur.

Kırılma olgusuyla oldukça sık karşılaşıyoruz ve bunu gündelik bir olgu olarak algılıyoruz: İçinde renkli bir sıvı bulunan şeffaf bir camın içine yerleştirilen çubuğun, hava ile suyun ayrıldığı noktada “kırıldığını” görebiliriz (Şekil 1). Yağmur sırasında ışık kırılıp yansıdığında gökkuşağını gördüğümüzde seviniriz (Şekil 2).

Kırılma indisi - önemli karakteristik onunla ilişkili maddeler fiziksel ve kimyasal özellikler. Sıcaklık değerlerinin yanı sıra belirlemenin yapıldığı ışığın dalga boyuna da bağlıdır. Bir çözeltideki kalite kontrol verilerine göre kırılma indisi, içinde çözünen maddenin konsantrasyonunun yanı sıra çözücünün doğasından da etkilenir. Özellikle kan serumunun kırılma indeksi, içerdiği protein miktarından etkilenir. farklı hızlar ortamlarda ışık ışınlarının yayılması farklı yoğunluklarİki ortamın ayrıldığı noktada yönleri değişir. Işığın boşluktaki hızını, incelenen maddedeki ışığın hızına bölersek, mutlak kırılma indisini (kırılma indisi) elde ederiz. Pratikte, ışığın havadaki hızının incelenen maddedeki ışık hızına oranı olan bağıl kırılma indeksi (n) belirlenir.

Kırılma indisi kullanılarak ölçülür özel cihaz- refraktometre.

Refraktometri, fiziksel analizin en kolay yöntemlerinden biridir ve minimum zaman ve test edilen numune sayısı ile kimyasal, gıda, biyolojik olarak aktif gıda katkı maddeleri, kozmetik ve diğer ürün türlerinin üretiminde kalite kontrol laboratuvarlarında kullanılabilir.

Refraktometrenin tasarımı, ışık ışınlarının iki ortamın (biri cam prizma, diğeri test çözeltisi) sınırından geçerken tamamen yansıması gerçeğine dayanmaktadır (Şekil 3).

Pirinç. 3. Refraktometre diyagramı

Kaynaktan (1) bir ışık huzmesi düşüyor ayna yüzeyi(2) daha sonra yansıtılarak üst aydınlatma prizmasına (3), ardından yüksek kırılma indeksine sahip camdan yapılmış alt ölçüm prizmasına (4) geçer. Prizmalar (3) ve (4) arasına kılcal damar kullanılarak 1-2 damla numune uygulanır. Prizmaya zarar vermemek için mekanik hasar, kılcal yüzeye dokunmamak gerekir.

Göz merceği (9) aracılığıyla arayüzü oluşturan çapraz çizgili bir alan görülmektedir. Merceği hareket ettirirken alanların kesişme noktası arayüz ile aynı hizada olmalıdır (Şekil 4).Prizmanın düzlemi (4), ışık ışınının kırıldığı yüzeyde arayüzün rolünü oynar. Işınlar dağıldığı için ışık ve gölge arasındaki sınır bulanık, yanardöner bir hal alıyor. Bu olay dispersiyon kompansatörü (5) tarafından ortadan kaldırılır. Daha sonra ışın mercek (6) ve prizmadan (7) geçirilir. Plaka (8) görüş çizgilerine (çapraz çapraz iki düz çizgi) ve ayrıca göz merceği (9) aracılığıyla gözlemlenen kırılma indisli bir ölçeğe sahiptir. Kırılma indisi bundan hesaplanır.

Alan sınırları arasındaki bölme çizgisi, numunenin kırılma indisine bağlı olan iç toplam yansıma açısına karşılık gelecektir.

Refraktometri, bir maddenin saflığını ve orijinalliğini belirlemek için kullanılır. Bu yöntem aynı zamanda bir kalibrasyon grafiği (bir numunenin kırılma indeksinin konsantrasyonuna bağımlılığını gösteren bir grafik) kullanılarak hesaplanan kalite kontrolü sırasında çözeltilerdeki maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için de kullanılır.

KorolevPharm şirketinde kırılma indisi, hammaddelerin giriş kontrolü sırasında, kendi üretimimizin ekstraktlarında ve üretim sırasında onaylanmış düzenleyici belgelere uygun olarak belirlenir. bitmiş ürün. Belirleme, akredite bir fiziksel ve kimyasal laboratuvarın kalifiye çalışanları tarafından IRF-454 B2M refraktometre kullanılarak yapılır.

Sonuçlara göre ise giriş kontrolü Hammaddelerin kırılma indeksi gerekli gereksinimleri karşılamıyorsa, kalite kontrol departmanı bu hammadde grubunun tedarikçiye iade edildiği bir Uygunsuzluk Raporu düzenler.

Belirleme yöntemi

1. Ölçümlere başlamadan önce prizmaların birbirine temas eden yüzeylerinin temizliği kontrol edilir.

2. Sıfır noktasının kontrol edilmesi. Ölçüm prizmasının yüzeyine 2†3 damla damıtılmış su uygulayın ve aydınlatma prizması ile dikkatlice kapatın. Aydınlatma penceresini açıyoruz ve bir ayna kullanarak ışık kaynağını en yoğun yöne yerleştiriyoruz. Merceğin vidalarını döndürerek görüş alanındaki karanlık ve aydınlık alanlar arasında net ve keskin bir ayrım elde ederiz. Vidayı döndürüp gölge ve ışık çizgisini, göz merceğinin üst penceresindeki çizgilerin kesiştiği noktaya denk gelecek şekilde yönlendiriyoruz. Göz merceğinin alt penceresindeki dikey çizgide istenen sonucu görüyoruz - damıtılmış suyun 20 ° C'deki kırılma indeksi (1.333). Okumalar farklıysa, kırılma indeksini 1,333'e ayarlamak için vidayı kullanın ve bir anahtar kullanarak (ayar vidasını çıkarın) gölge ve ışığın sınırını çizgilerin kesiştiği noktaya getirin.

3. Kırılma indisini belirleyin. Aydınlatma prizmasının haznesini kaldırıyoruz ve filtre kağıdı veya gazlı bezle suyu çıkarıyoruz. Daha sonra ölçüm prizmasının yüzeyine 1-2 damla test solüsyonu uygulayın ve hazneyi kapatın. Gölge ve ışığın sınırları çizgilerin kesişme noktasıyla çakışıncaya kadar vidaları döndürün. Merceğin alt penceresindeki dikey çizgide istenen sonucu görüyoruz - test numunesinin kırılma indisi. Kırılma indisini göz merceğinin alt penceresindeki ölçeği kullanarak hesaplıyoruz.

4. Bir kalibrasyon grafiği kullanarak çözeltinin konsantrasyonu ile kırılma indisi arasındaki ilişkiyi kurarız. Bir grafik oluşturmak için, kimyasal olarak saf maddelerin preparatlarını kullanarak çeşitli konsantrasyonların standart çözümlerini hazırlamak, kırılma endekslerini ölçmek ve elde edilen değerleri ordinat eksenine ve karşılık gelen çözüm konsantrasyonlarını apsis eksenine çizmek gerekir. Konsantrasyon ile kırılma indisi arasında doğrusal bir ilişkinin gözlendiği konsantrasyon aralıklarının seçilmesi gerekir. İncelenen numunenin kırılma indisini ölçüyoruz ve konsantrasyonunu belirlemek için bir grafik kullanıyoruz.

Ders 25/III-1 Işığın çeşitli ortamlarda yayılması. Işığın iki ortam arasındaki arayüzde kırılması.

Yeni materyal öğrenme.

Şimdiye kadar ışığın her zamanki gibi tek bir ortamda, yani havada yayılmasını düşündük. Işık çeşitli ortamlarda yayılabilir: bir ortamdan diğerine geçebilir; Geliş noktalarında ışınlar yalnızca yüzeyden yansımakla kalmaz, aynı zamanda kısmen içinden de geçer. Bu tür geçişler pek çok güzel ve ilginç olaya neden olur.

İki ortamın sınırından geçen ışığın yayılma yönünün değişmesine ışığın kırılması denir.

İki şeffaf ortam arasındaki arayüze gelen ışık ışınının bir kısmı yansıtılır ve bir kısmı diğer ortama geçer. Bu durumda başka bir ortama geçen ışık ışınının yönü değişir. Bu nedenle olaya kırılma denir ve ışına kırılmış denir.

1 – olay ışını

2 – yansıyan ışın

3 – kırılan ışın α β

OO 1 – iki ortam arasındaki arayüz

MN - dikey O O 1

Işının oluşturduğu ve iki ortam arasındaki arayüze dik olarak ışının geliş noktasına indirilen açıya kırılma açısı denir. γ (gama).

Işık boşlukta 300.000 km/s hızla hareket eder. Herhangi bir ortamda ışığın hızı her zaman boşluktakinden daha düşüktür. Bu nedenle ışık bir ortamdan diğerine geçerken hızı azalır ve bu da ışığın kırılmasına neden olur. Belirli bir ortamda ışığın yayılma hızı ne kadar düşük olursa, bu ortamın optik yoğunluğu da o kadar büyük olur. Örneğin havanın optik yoğunluğu vakumdan daha yüksektir çünkü ışığın havadaki hızı vakumdakinden biraz daha düşüktür. Suyun optik yoğunluğu havanın optik yoğunluğundan daha büyüktür çünkü ışığın havadaki hızı sudakinden daha yüksektir.

İki ortamın optik yoğunlukları ne kadar farklı olursa, ara yüzeylerinde o kadar fazla ışık kırılır. İki ortam arasındaki arayüzde ışığın hızı ne kadar değişirse o kadar kırılır.

Her şeffaf madde için ışığın kırılma indisi gibi önemli bir fiziksel özellik vardır. N. Belirli bir maddedeki ışığın hızının boşluktakinden kaç kat daha az olduğunu gösterir.

Işığın kırılma indeksi

Madde		Madde		Madde
		Kaya tuzu		Terebentin
		Sedir yağı		Etanol
Gliserol		Pleksiglas		Cam (hafif)
		Karbon disülfid

Geliş açısı ile kırılma açısı arasındaki oran, her ortamın optik yoğunluğuna bağlıdır. Bir ışık ışını optik yoğunluğu düşük bir ortamdan optik yoğunluğu daha yüksek olan bir ortama geçerse, kırılma açısı geliş açısından daha küçük olacaktır. Bir ışık ışını optik yoğunluğu daha yüksek bir ortamdan geliyorsa, kırılma açısı geliş açısından daha küçük olacaktır. Bir ışık ışını optik yoğunluğu daha yüksek olan bir ortamdan optik yoğunluğu daha düşük olan bir ortama geçerse, kırılma açısı geliş açısından daha büyük olur.

Yani eğer n 1 ise γ; eğer n 1 >n 2 ise α<γ.

Işığın kırılma kanunu :

Gelen ışın, kırılan ışın ve ışının geliş noktasında iki ortam arasındaki arayüze dik aynı düzlemde yer alır.

Geliş açısı ile kırılma açısı arasındaki ilişki formülle belirlenir.

burada geliş açısının sinüsü ve kırılma açısının sinüsüdür.

0 – 900 arasındaki açılar için sinüs ve teğetlerin değeri

Dereceler			Dereceler			Dereceler

Işığın kırılma yasası ilk olarak 1626 civarında Leiden Üniversitesi'nde profesör olan Hollandalı gökbilimci ve matematikçi W. Snelius tarafından formüle edildi (1613).

16. yüzyılda optik son derece modern bir bilimdi ve mercek olarak kullanılan, içi suyla dolu bir cam toptan bir büyüteç ortaya çıktı. Ve ondan bir teleskop ve mikroskop icat ettiler. O zamanlar Hollanda'nın kıyıyı görmek ve düşmanlardan zamanında kaçmak için teleskoplara ihtiyacı vardı. Navigasyonun başarısını ve güvenilirliğini sağlayan optikti. Bu nedenle Hollanda'da birçok bilim adamı optikle ilgileniyordu. Hollandalı Skel Van Rooyen (Snelius), ince bir ışık ışınının aynaya nasıl yansıdığını gözlemledi. Geliş açısını ve yansıma açısını ölçtü ve şunu tespit etti: Yansıma açısı geliş açısına eşittir. Ayrıca ışığın yansıması kanunlarına da sahiptir. Işığın kırılma yasasını çıkardı.

Işığın kırılma yasasını ele alalım.

İkincisinin daha yüksek bir optik yoğunluğa sahip olması durumunda, ikinci ortamın birinciye göre nispi kırılma indeksini içerir. Işık kırılır ve optik yoğunluğu daha düşük bir ortamdan geçerse α olur.< γ, тогда

İlk ortam vakum ise n 1 =1 o zaman .

Bu göstergeye ikinci ortamın mutlak kırılma indisi denir:

ışığın boşluktaki hızı, belirli bir ortamdaki ışığın hızı nerede.

Işığın Dünya atmosferinde kırılmasının bir sonucu, Güneş'i ve yıldızları gerçek konumlarından biraz daha yüksekte görmemizdir. Işığın kırılması serapların, gökkuşağının görünümünü açıklayabilir... Işığın kırılması olgusu sayısal optik cihazların çalışma prensibinin temelidir: mikroskop, teleskop, kamera.

Bu makale, kırılma indisi gibi bir optik kavramının özünü ortaya koymaktadır. Bu miktarı elde etmek için formüller verilmiş ve elektromanyetik dalga kırılması olgusunun uygulamasına kısa bir genel bakış verilmiştir.

Görme ve kırılma indeksi

Medeniyetin şafağında insanlar şu soruyu sordular: Göz nasıl görüyor? Bir kişinin çevredeki nesneleri hisseden ışınlar yaydığı veya tam tersine her şeyin bu tür ışınlar yaydığı ileri sürülmüştür. Bu sorunun cevabı on yedinci yüzyılda verildi. Optikte bulunur ve kırılma indisinin ne olduğu ile ilgilidir. Çeşitli opak yüzeylerden yansıyan ve şeffaf olanlarla sınırda kırılan ışık, kişiye görme olanağı verir.

Işık ve kırılma indeksi

Gezegenimiz Güneş'in ışığıyla örtülüyor. Ve mutlak kırılma indisi gibi bir kavram tam da fotonların dalga doğasıyla ilişkilendirilir. Boşlukta yayılan foton hiçbir engelle karşılaşmaz. Gezegende ışık birçok farklı yoğun ortamla karşılaşır: atmosfer (bir gaz karışımı), su, kristaller. Elektromanyetik bir dalga olan ışık fotonlarının boşlukta tek faz hızı vardır (burada C) ve ortamda - başka bir (belirtilen) v). Birinci ve ikincinin oranına mutlak kırılma indisi denir. Formül şuna benzer: n = c / v.

Faz hızı

Elektromanyetik ortamın faz hızını tanımlamaya değer. Aksi takdirde kırılma indisinin ne olduğunu anlayın N, yasaktır. Işığın fotonu bir dalgadır. Bu, salınan bir enerji paketi olarak temsil edilebileceği anlamına gelir (sinüs dalgasının bir bölümünü hayal edin). Faz, dalganın zaman içinde belirli bir anda hareket ettiği sinüzoidin segmentidir (bunun kırılma indisi gibi bir miktarı anlamak için önemli olduğunu unutmayın).

Örneğin faz, bir sinüzoidin maksimumu veya eğiminin bir kısmı olabilir. Bir dalganın faz hızı, o fazın hareket ettiği hızdır. Kırılma indisinin tanımının açıkladığı gibi, bu değerler bir vakum ve bir ortam için farklılık gösterir. Üstelik her ortamın bu miktarın kendine ait bir değeri vardır. Herhangi bir şeffaf bileşiğin bileşimi ne olursa olsun, diğer tüm maddelerden farklı bir kırılma indisi vardır.

Mutlak ve bağıl kırılma indisi

Mutlak değerin boşluğa göre ölçüldüğü yukarıda zaten gösterilmişti. Ancak gezegenimizde bu zordur: Işık daha çok hava ve su veya kuvars ve spinel sınırına çarpar. Yukarıda belirtildiği gibi bu ortamların her birinin kırılma indisi farklıdır. Havada bir ışık fotonu tek yön boyunca hareket eder ve tek faz hızına (v 1) sahiptir, ancak suya girdiğinde yayılma yönünü ve faz hızını (v 2) değiştirir. Ancak bu yönlerin her ikisi de aynı düzlemde yer almaktadır. Bu, çevredeki dünyanın görüntüsünün gözün retinasında veya kameranın matrisinde nasıl oluştuğunu anlamak için çok önemlidir. İki mutlak değerin oranı bağıl kırılma indisini verir. Formül şuna benzer: n 12 = v 1 / v 2.

Peki ya ışık tam tersine sudan çıkıp havaya girerse? Daha sonra bu değer n 21 = v 2 / v 1 formülü ile belirlenecektir. Göreceli kırılma indislerini çarparken n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1 elde ederiz. Bu ilişki herhangi bir ortam çifti için geçerlidir. Bağıl kırılma indisi, geliş ve kırılma açılarının sinüslerinden bulunabilir n 12 = sin 1 / sin 2. Açıların normalden yüzeye doğru ölçüldüğünü unutmayın. Normal, yüzeye dik bir çizgidir. Yani soruna bir açı verilirse α yüzeyin kendisine göre düştüğünde, (90 - α)'nın sinüsünü hesaplamamız gerekir.

Kırılma indisinin güzelliği ve uygulamaları

Sakin ve güneşli bir günde gölün dibinde yansımalar oynuyor. Koyu mavi buz kayayı kaplıyor. Bir elmas bir kadının eline binlerce kıvılcım saçar. Bu fenomen, şeffaf ortamın tüm sınırlarının göreceli bir kırılma indisine sahip olmasının bir sonucudur. Estetik zevkin yanı sıra bu olgu pratik uygulamalar için de kullanılabilir.

İşte örnekler:

• Bir cam mercek güneş ışığı ışınını topluyor ve çimleri ateşe veriyor.
• Lazer ışını hastalıklı organa odaklanır ve gereksiz dokuyu keser.
• Güneş ışığı antik vitray pencerede kırılarak özel bir atmosfer yaratılıyor.
• Mikroskop çok küçük detayların görüntülerini büyütür.
• Spektrofotometre lensleri, incelenen maddenin yüzeyinden yansıyan lazer ışığını toplar. Bu sayede yeni malzemelerin önce yapısını, sonra da özelliklerini anlamak mümkün oluyor.
• Hatta bilginin şimdiki gibi elektronlar tarafından değil, fotonlar tarafından iletileceği bir fotonik bilgisayar projesi bile var. Böyle bir cihaz kesinlikle kırılma elemanlarına ihtiyaç duyacaktır.

Dalgaboyu

Ancak Güneş bize sadece görünür spektrumda foton sağlamakla kalmıyor. Kızılötesi, morötesi ve x-ışını aralıkları insan gözüyle algılanmaz ancak hayatımızı etkiler. IR ışınları bizi ısıtır, UV fotonları atmosferin üst katmanlarını iyonize ederek bitkilerin fotosentez yoluyla oksijen üretmesini sağlar.

Ve kırılma indisinin eşit olduğu şey yalnızca sınırın bulunduğu maddelere değil, aynı zamanda gelen radyasyonun dalga boyuna da bağlıdır. Tam olarak hangi değerden bahsettiğimiz genellikle bağlamdan açıkça anlaşılır. Yani eğer kitap röntgen ışınlarını ve onun insanlar üzerindeki etkisini inceliyorsa, o zaman N orada bu aralık için özel olarak tanımlanmıştır. Ancak başka bir şey belirtilmedikçe genellikle elektromanyetik dalgaların görünür spektrumu kastedilmektedir.

Kırılma indisi ve yansıma

Yukarıda yazdıklarımızdan da anlaşılacağı üzere şeffaf ortamlardan bahsediyoruz. Örnek olarak havayı, suyu ve elması verdik. Peki ya ahşap, granit, plastik? Onlar için kırılma indisi diye bir şey var mı? Cevap karmaşık ama genel olarak evet.

Öncelikle ne tür bir ışıkla karşı karşıya olduğumuzu düşünmeliyiz. Görünür fotonlara karşı opak olan ortamlar, X-ışını veya gama radyasyonu ile kesilir. Yani, eğer hepimiz süpermen olsaydık, etrafımızdaki tüm dünya bizim için şeffaf olurdu, ancak değişen derecelerde. Örneğin, beton duvarlar jöleden daha yoğun olmayacak ve metal donanımlar daha yoğun meyve parçalarına benzeyecektir.

Diğer temel parçacıklar olan müonlara göre gezegenimiz genel olarak tamamen şeffaftır. Bir zamanlar bilim adamları varlıklarının gerçekliğini kanıtlamakta büyük zorluk çekiyorlardı. Her saniye milyonlarca müon bizi deliyor ancak tek bir parçacığın maddeyle çarpışma ihtimali çok düşük ve bunu tespit etmek çok zor. Bu arada Baykal yakında müonların "yakalanacağı" bir yer olacak. Derin ve berrak suyu bunun için idealdir; özellikle kış aylarında. Önemli olan sensörlerin donmaması. Bu nedenle, örneğin x-ışını fotonları için betonun kırılma indisi anlamlıdır. Üstelik bir maddeyi x-ışınlarıyla ışınlamak, kristallerin yapısını incelemenin en doğru ve önemli yollarından biridir.

Matematiksel anlamda, belirli bir aralıkta opak olan maddelerin hayali bir kırılma indisine sahip olduğunu da hatırlamakta fayda var. Son olarak, bir maddenin sıcaklığının da onun şeffaflığını etkileyebileceğini anlamalıyız.