Índice de refração absoluto. Índice de refração (absoluto e relativo) Índice de refração relativo da luz

refração da luz- um fenômeno no qual um feixe de luz, passando de um meio para outro, muda de direção no limite desses meios.

A refração da luz ocorre de acordo com a seguinte lei:
Os raios incidente e refratado e a perpendicular traçada para a interface entre dois meios no ponto de incidência do feixe estão no mesmo plano. A razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração é um valor constante para dois meios:
,
Onde α - ângulo de incidência,
β - ângulo de refração
n - um valor constante independente do ângulo de incidência.

Quando o ângulo de incidência muda, o ângulo de refração também muda. Quanto maior o ângulo de incidência, maior o ângulo de refração.
Se a luz passa de um meio opticamente menos denso para um meio mais denso, então o ângulo de refração é sempre menor que o ângulo de incidência: β < α.
Um feixe de luz direcionado perpendicularmente à interface entre dois meios passa de um meio para outro sem quebrar.

índice de refração absoluto de uma substância- um valor igual à razão das velocidades de fase da luz (ondas eletromagnéticas) no vácuo e em um determinado meio n=c/v
O valor n incluído na lei da refração é chamado de índice de refração relativo para um par de meios.

O valor n é o índice de refração relativo do meio B em relação ao meio A, e n" = 1/n é o índice de refração relativo do meio A em relação ao meio B.
Este valor, ceteris paribus, é maior que a unidade quando o feixe passa de um meio mais denso para um meio menos denso, e menor que a unidade quando o feixe passa de um meio menos denso para um meio mais denso (por exemplo, de um gás ou de vácuo para um líquido ou sólido). Existem exceções a essa regra e, portanto, costuma-se chamar um meio opticamente mais ou menos denso do que outro.
Um raio que cai do espaço sem ar na superfície de algum meio B é refratado mais fortemente do que quando cai sobre ele de outro meio A; O índice de refração de um raio incidente em um meio do espaço sem ar é chamado de índice de refração absoluto.

(Absoluto - relativo ao vácuo.
Relativo - relativo a qualquer outra substância (o mesmo ar, por exemplo).
O índice relativo de duas substâncias é a razão de seus índices absolutos.)

Reflexão interna total- reflexão interna, desde que o ângulo de incidência exceda um determinado ângulo crítico. Nesse caso, a onda incidente é totalmente refletida e o valor do coeficiente de reflexão excede seus valores mais altos para superfícies polidas. O coeficiente de reflexão para a reflexão interna total não depende do comprimento de onda.

Em óptica, esse fenômeno é observado para um amplo espectro de radiação eletromagnética, incluindo a faixa de raios-X.

Na óptica geométrica, o fenômeno é explicado em termos da lei de Snell. Considerando que o ângulo de refração não pode exceder 90°, obtemos que em um ângulo de incidência cujo seno é maior que a razão do menor índice de refração para o maior índice, a onda eletromagnética deve ser completamente refletida no primeiro meio.

De acordo com a teoria ondulatória do fenômeno, a onda eletromagnética ainda penetra no segundo meio - a chamada “onda não uniforme” se propaga ali, que decai exponencialmente e não carrega energia com ela. A profundidade característica de penetração de uma onda não homogênea no segundo meio é da ordem do comprimento de onda.

Leis da refração da luz.

De tudo o que foi dito, concluímos:
1 . Na interface entre dois meios de diferentes densidades ópticas, um feixe de luz muda sua direção ao passar de um meio para outro.
2. Quando um feixe de luz passa por um meio com maior densidade óptica, o ângulo de refração é menor que o ângulo de incidência; quando um feixe de luz passa de um meio opticamente mais denso para um meio menos denso, o ângulo de refração é maior que o ângulo de incidência.
A refração da luz é acompanhada pela reflexão e, com o aumento do ângulo de incidência, o brilho do feixe refletido aumenta, enquanto o refratado enfraquece. Isso pode ser visto realizando o experimento mostrado na figura. Conseqüentemente, o feixe refletido carrega consigo quanto mais energia luminosa, maior o ângulo de incidência.

Deixar MN- a interface entre dois meios transparentes, por exemplo, ar e água, JSC- viga caindo OV- feixe refratado, - ângulo de incidência, - ângulo de refração, - velocidade de propagação da luz no primeiro meio, - velocidade de propagação da luz no segundo meio.

Passemos a uma consideração mais detalhada do índice de refração introduzido por nós no § 81 ao formular a lei da refração.

O índice de refração depende das propriedades ópticas e do meio de onde o feixe cai e do meio no qual ele penetra. O índice de refração obtido quando a luz do vácuo incide sobre um meio é denominado índice de refração absoluto desse meio.

Arroz. 184. Índice de refração relativo de dois meios:

Seja o índice de refração absoluto do primeiro meio e o segundo meio - . Considerando a refração no limite do primeiro e do segundo meio, garantimos que o índice de refração durante a transição do primeiro meio para o segundo, o chamado índice de refração relativo, seja igual à razão dos índices de refração absolutos de a segunda e a primeira mídia:

(Fig. 184). Pelo contrário, ao passar do segundo meio para o primeiro, temos um índice de refração relativo

A conexão estabelecida entre o índice de refração relativo de dois meios e seus índices de refração absolutos também pode ser derivada teoricamente, sem novos experimentos, assim como pode ser feito para a lei da reversibilidade (§82),

Um meio com um índice de refração mais alto é considerado opticamente mais denso. O índice de refração de vários meios em relação ao ar geralmente é medido. O índice de refração absoluto do ar é . Assim, o índice de refração absoluto de qualquer meio está relacionado ao seu índice de refração relativo ao ar pela fórmula

Tabela 6. Índice de refração de várias substâncias em relação ao ar

Líquidos		sólidos
Substância		Substância
Etanol
dissulfeto de carbono
glicerol		Vidro (coroa de luz)
hidrogênio líquido		Vidro (pederneira pesada)
hélio líquido

O índice de refração depende do comprimento de onda da luz, ou seja, de sua cor. Diferentes cores correspondem a diferentes índices de refração. Esse fenômeno, chamado dispersão, desempenha um papel importante na óptica. Lidaremos repetidamente com esse fenômeno em capítulos posteriores. Os dados fornecidos na tabela. 6, consulte a luz amarela.

É interessante notar que a lei da reflexão pode ser formalmente escrita da mesma forma que a lei da refração. Lembre-se de que concordamos em sempre medir os ângulos da perpendicular ao raio correspondente. Portanto, devemos considerar que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão têm sinais opostos, ou seja, a lei da reflexão pode ser escrita como

Comparando (83.4) com a lei da refração, vemos que a lei da reflexão pode ser considerada como um caso especial da lei da refração em . Essa semelhança formal entre as leis de reflexão e refração é de grande utilidade na solução de problemas práticos.

Na apresentação anterior, o índice de refração tinha o significado de uma constante do meio, independente da intensidade da luz que passa por ele. Tal interpretação do índice de refração é bastante natural, porém, no caso de altas intensidades de radiação alcançáveis ​​com lasers modernos, não se justifica. As propriedades do meio por onde passa forte radiação de luz, neste caso, dependem de sua intensidade. Como dizem, o meio torna-se não linear. A não linearidade do meio se manifesta, em particular, no fato de que uma onda de luz de alta intensidade altera o índice de refração. A dependência do índice de refração da intensidade da radiação tem a forma

Aqui, é o índice de refração usual, a é o índice de refração não linear e é o fator de proporcionalidade. O termo adicional nesta fórmula pode ser positivo ou negativo.

As mudanças relativas no índice de refração são relativamente pequenas. No índice de refração não linear. No entanto, mesmo essas pequenas mudanças no índice de refração são perceptíveis: elas se manifestam em um fenômeno peculiar de autofocalização da luz.

Considere um meio com um índice de refração não linear positivo. Nesse caso, as áreas de maior intensidade de luz são áreas simultâneas de maior índice de refração. Normalmente, na radiação laser real, a distribuição da intensidade ao longo da seção transversal do feixe não é uniforme: a intensidade é máxima ao longo do eixo e diminui suavemente em direção às bordas do feixe, conforme mostrado na Fig. 185 curvas sólidas. Uma distribuição semelhante também descreve a mudança no índice de refração ao longo da seção transversal de uma célula com um meio não linear, ao longo do eixo do qual o feixe de laser se propaga. O índice de refração, que é maior ao longo do eixo da célula, diminui gradualmente em direção às suas paredes (curvas tracejadas na Fig. 185).

Um feixe de raios saindo do laser paralelo ao eixo, caindo em um meio com índice de refração variável, é desviado na direção em que é maior. Portanto, um aumento de intensidade nas proximidades da célula OSP leva a uma concentração de raios de luz nessa região, que é mostrada esquematicamente em cortes transversais e na Fig. 185, e isso leva a um aumento adicional em . Em última análise, a seção transversal efetiva de um feixe de luz que passa por um meio não linear diminui significativamente. A luz passa como se por um canal estreito com um índice de refração aumentado. Assim, o feixe de laser se estreita e o meio não linear atua como uma lente convergente sob a ação de radiação intensa. Esse fenômeno é chamado de autofoco. Pode ser observado, por exemplo, no nitrobenzeno líquido.

Arroz. 185. Distribuição da intensidade de radiação e índice de refração sobre a seção transversal do feixe de raios laser na entrada da cubeta (a), próximo à extremidade de entrada (), no meio (), próximo à extremidade de saída da cubeta ( )

PARA PALESTRA №24

"MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE"

REFRATOMETRIA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev "Analytical Chemistry" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analytical Chemistry" 2004 pp 181-184

REFRATOMETRIA.

A refratometria é um dos métodos físicos de análise mais simples, requer uma quantidade mínima de analito e é realizada em um tempo muito curto.

refratometria- um método baseado no fenômeno de refração ou refração, ou seja, mudança na direção de propagação da luz ao passar de um meio para outro.

A refração, assim como a absorção da luz, é consequência de sua interação com o meio. A palavra refratometria significa dimensão refração da luz, que é estimada pelo valor do índice de refração.

valor do índice de refração n depende

1) sobre a composição de substâncias e sistemas,

2) de em que concentração e quais moléculas o feixe de luz encontra em seu caminho, porque Sob a ação da luz, as moléculas de diferentes substâncias são polarizadas de maneiras diferentes. É nesta dependência que se baseia o método refractométrico.

Este método tem uma série de vantagens, pelo que encontrou ampla aplicação tanto na pesquisa química quanto no controle de processos tecnológicos.

1) A medição dos índices de refração é um processo muito simples, realizado com precisão e com um mínimo de investimento de tempo e quantidade de substância.

2) Normalmente, os refratômetros fornecem até 10% de precisão na determinação do índice de refração da luz e do conteúdo do analito

O método de refratometria é usado para controlar autenticidade e pureza, para identificar substâncias individuais, para determinar a estrutura de compostos orgânicos e inorgânicos no estudo de soluções. A refratometria é usada para determinar a composição de soluções de dois componentes e para sistemas ternários.

Base física do método

INDICADOR REFRATIVO.

O desvio de um feixe de luz de sua direção original quando ele passa de um meio para outro é tanto maior quanto maior for a diferença nas velocidades de propagação da luz em dois

esses ambientes.

Considere a refração de um feixe de luz no limite de quaisquer dois meios transparentes I e II (ver Fig.). Convenhamos que o meio II tem maior poder de refração e, portanto, n 1 E n 2- mostra a refração da mídia correspondente. Se o meio I não for vácuo nem ar, então a razão seno do ângulo de incidência do feixe de luz para o seno do ângulo de refração dará o valor do índice de refração relativo n rel. O valor de n rel. também pode ser definido como a razão dos índices de refração do meio em consideração.

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

O valor do índice de refração depende

1) a natureza das substâncias

A natureza de uma substância, neste caso, é determinada pelo grau de deformabilidade de suas moléculas sob a ação da luz - o grau de polarização. Quanto mais intensa a polarizabilidade, mais forte a refração da luz.

2)comprimento de onda da luz incidente

A medição do índice de refração é realizada em um comprimento de onda de luz de 589,3 nm (linha D do espectro do sódio).

A dependência do índice de refração do comprimento de onda da luz é chamada de dispersão. Quanto menor o comprimento de onda, maior a refração. Portanto, raios de diferentes comprimentos de onda são refratados de maneira diferente.

3)temperatura em que a medição é feita. Um pré-requisito para determinar o índice de refração é a conformidade com o regime de temperatura. Normalmente, a determinação é realizada a 20±0,3 0 С.

À medida que a temperatura aumenta, o índice de refração diminui e, à medida que a temperatura diminui, ele aumenta..

A correção de temperatura é calculada usando a seguinte fórmula:

n t \u003d n 20 + (20-t) 0,0002, onde

n t - Tchau índice de refração a uma determinada temperatura,

n 20 - índice de refração a 20 0 С

A influência da temperatura nos valores dos índices de refração de gases e líquidos está relacionada aos valores de seus coeficientes de expansão volumétrica. O volume de todos os gases e líquidos aumenta quando aquecido, a densidade diminui e, consequentemente, o indicador diminui

O índice de refração, medido a 20 0 C e um comprimento de onda de luz de 589,3 nm, é indicado pelo índice n D 20

A dependência do índice de refração de um sistema homogêneo de dois componentes em seu estado é estabelecida experimentalmente determinando o índice de refração para vários sistemas padrão (por exemplo, soluções), cujo conteúdo de componentes é conhecido.

4) a concentração de uma substância em uma solução.

Para muitas soluções aquosas de substâncias, os índices de refração em várias concentrações e temperaturas foram medidos de forma confiável e, nesses casos, dados de referência podem ser usados. mesas refractométricas. A prática mostra que quando o conteúdo da substância dissolvida não excede 10-20%, junto com o método gráfico, em muitos casos é possível usar equação linear como:

n=n o +FC,

n-índice de refração da solução,

nãoé o índice de refração do solvente puro,

C- concentração da substância dissolvida,%

F- coeficiente empírico, cujo valor é encontrado

determinando os índices de refração de soluções de concentração conhecida.

REFRATÔMETROS.

Refratômetros são dispositivos usados ​​para medir o índice de refração. Existem 2 tipos desses instrumentos: refratômetro tipo Abbe e tipo Pulfrich. Tanto nesses como em outros, as medições são baseadas na determinação da magnitude do ângulo limite de refração. Na prática, são utilizados refratômetros de vários sistemas: laboratório-RL, RLU universal, etc.

O índice de refração da água destilada n 0 \u003d 1,33299, na prática, esse indicador toma como referência n 0 =1,333.

O princípio de operação dos refratômetros é baseado na determinação do índice de refração pelo método do ângulo limite (o ângulo de reflexão total da luz).

refratômetro de mão

Refratômetro Abbe

Passemos a uma consideração mais detalhada do índice de refração introduzido por nós no § 81 ao formular a lei da refração.

O índice de refração depende das propriedades ópticas e do meio de onde o feixe cai e do meio no qual ele penetra. O índice de refração obtido quando a luz do vácuo incide sobre um meio é denominado índice de refração absoluto desse meio.

Arroz. 184. Índice de refração relativo de dois meios:

Seja o índice de refração absoluto do primeiro meio e o segundo meio - . Considerando a refração no limite do primeiro e do segundo meio, garantimos que o índice de refração durante a transição do primeiro meio para o segundo, o chamado índice de refração relativo, seja igual à razão dos índices de refração absolutos de a segunda e a primeira mídia:

(Fig. 184). Pelo contrário, ao passar do segundo meio para o primeiro, temos um índice de refração relativo

A conexão estabelecida entre o índice de refração relativo de dois meios e seus índices de refração absolutos também pode ser derivada teoricamente, sem novos experimentos, assim como pode ser feito para a lei da reversibilidade (§82),

Um meio com um índice de refração mais alto é considerado opticamente mais denso. O índice de refração de vários meios em relação ao ar geralmente é medido. O índice de refração absoluto do ar é . Assim, o índice de refração absoluto de qualquer meio está relacionado ao seu índice de refração relativo ao ar pela fórmula

Tabela 6. Índice de refração de várias substâncias em relação ao ar

O índice de refração depende do comprimento de onda da luz, ou seja, de sua cor. Diferentes cores correspondem a diferentes índices de refração. Esse fenômeno, chamado dispersão, desempenha um papel importante na óptica. Lidaremos repetidamente com esse fenômeno em capítulos posteriores. Os dados fornecidos na tabela. 6, consulte a luz amarela.

É interessante notar que a lei da reflexão pode ser formalmente escrita da mesma forma que a lei da refração. Lembre-se de que concordamos em sempre medir os ângulos da perpendicular ao raio correspondente. Portanto, devemos considerar que o ângulo de incidência e o ângulo de reflexão têm sinais opostos, ou seja, a lei da reflexão pode ser escrita como

Comparando (83.4) com a lei da refração, vemos que a lei da reflexão pode ser considerada como um caso especial da lei da refração em . Essa semelhança formal entre as leis de reflexão e refração é de grande utilidade na solução de problemas práticos.

Na apresentação anterior, o índice de refração tinha o significado de uma constante do meio, independente da intensidade da luz que passa por ele. Tal interpretação do índice de refração é bastante natural, porém, no caso de altas intensidades de radiação alcançáveis ​​com lasers modernos, não se justifica. As propriedades do meio por onde passa forte radiação de luz, neste caso, dependem de sua intensidade. Como dizem, o meio torna-se não linear. A não linearidade do meio se manifesta, em particular, no fato de que uma onda de luz de alta intensidade altera o índice de refração. A dependência do índice de refração da intensidade da radiação tem a forma

Aqui, é o índice de refração usual, a é o índice de refração não linear e é o fator de proporcionalidade. O termo adicional nesta fórmula pode ser positivo ou negativo.

As mudanças relativas no índice de refração são relativamente pequenas. No índice de refração não linear. No entanto, mesmo essas pequenas mudanças no índice de refração são perceptíveis: elas se manifestam em um fenômeno peculiar de autofocalização da luz.

Considere um meio com um índice de refração não linear positivo. Nesse caso, as áreas de maior intensidade de luz são áreas simultâneas de maior índice de refração. Normalmente, na radiação laser real, a distribuição da intensidade ao longo da seção transversal do feixe não é uniforme: a intensidade é máxima ao longo do eixo e diminui suavemente em direção às bordas do feixe, conforme mostrado na Fig. 185 curvas sólidas. Uma distribuição semelhante também descreve a mudança no índice de refração ao longo da seção transversal de uma célula com um meio não linear, ao longo do eixo do qual o feixe de laser se propaga. O índice de refração, que é maior ao longo do eixo da célula, diminui gradualmente em direção às suas paredes (curvas tracejadas na Fig. 185).

Um feixe de raios saindo do laser paralelo ao eixo, caindo em um meio com índice de refração variável, é desviado na direção em que é maior. Portanto, um aumento de intensidade nas proximidades da célula OSP leva a uma concentração de raios de luz nessa região, que é mostrada esquematicamente em cortes transversais e na Fig. 185, e isso leva a um aumento adicional em . Em última análise, a seção transversal efetiva de um feixe de luz que passa por um meio não linear diminui significativamente. A luz passa como se por um canal estreito com um índice de refração aumentado. Assim, o feixe de laser se estreita e o meio não linear atua como uma lente convergente sob a ação de radiação intensa. Esse fenômeno é chamado de autofoco. Pode ser observado, por exemplo, no nitrobenzeno líquido.

Arroz. 185. Distribuição da intensidade de radiação e índice de refração sobre a seção transversal do feixe de raios laser na entrada da cubeta (a), próximo à extremidade de entrada (), no meio (), próximo à extremidade de saída da cubeta ( )

Determinação do índice de refração de sólidos transparentes

e líquidos

Instrumentos e acessórios: um microscópio com filtro de luz, uma placa plana paralela com uma marca AB em forma de cruz; marca refratômetro "RL"; conjunto de líquidos.

Objetivo do trabalho: determinar os índices de refração de vidro e líquidos.

Determinação do índice de refração do vidro usando um microscópio

Para determinar o índice de refração de um sólido transparente, é usada uma placa plana paralela feita desse material com uma marca.

A marca consiste em dois riscos mutuamente perpendiculares, um dos quais (A) é aplicado na parte inferior e o segundo (B) - na superfície superior da placa. A placa é iluminada com luz monocromática e examinada ao microscópio. Sobre
arroz. 4.7 mostra um corte da placa investigada por um plano vertical.

Os raios AD e AE após a refração na interface vidro-ar vão nas direções DD1 e EE1 e caem na objetiva do microscópio.

Um observador que olha para a placa de cima vê o ponto A na interseção da continuação dos raios DD1 e EE1, ou seja, no ponto C.

Assim, o ponto A parece ao observador localizado no ponto C. Vamos encontrar a relação entre o índice de refração n do material da placa, a espessura d e a espessura aparente d1 da placa.

4.7 pode-se ver que VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, de onde

tgi/tgr = AB/BC,

onde AB = d é a espessura da chapa; BC = d1 espessura aparente da placa.

Se os ângulos i e r são pequenos, então

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

aqueles. Sini/Sinr = d/d1.

Levando em conta a lei da refração da luz, obtemos

A medição de d/d1 é feita usando um microscópio.

O esquema óptico do microscópio consiste em dois sistemas: um sistema de observação, que inclui uma objetiva e uma ocular montada em um tubo, e um sistema de iluminação, composto por um espelho e um filtro de luz removível. O foco da imagem é realizado girando as alças localizadas em ambos os lados do tubo.

No eixo da alça direita há um disco com uma escala de membro.

A leitura b no membro em relação ao ponteiro fixo determina a distância h da objetiva à platina do microscópio:

O coeficiente k indica a que altura o tubo do microscópio se move quando o cabo é girado em 1°.

O diâmetro da objetiva nesta configuração é pequeno em comparação com a distância h, então o feixe mais externo que entra na objetiva forma um pequeno ângulo i com o eixo óptico do microscópio.

O ângulo de refração r da luz na placa é menor que o ângulo i, ou seja, também é pequeno, o que corresponde à condição (4.5).

ordem de trabalho

1. Coloque a placa na platina do microscópio de forma que o ponto de interseção dos traços A e B (veja a Fig.

Índice de refração

4.7) estava no campo de visão.

2. Gire a alça do mecanismo de elevação para levantar o tubo para a posição superior.

3. Olhando pela ocular, abaixe lentamente o tubo do microscópio girando o cabo até obter uma imagem clara do arranhão B, aplicado na superfície superior da placa, no campo de visão. Registre a indicação b1 do limbo, que é proporcional à distância h1 da objetiva do microscópio até a borda superior da placa: h1 = kb1 (Fig.

4. Continue abaixando o tubo suavemente até obter uma imagem clara do arranhão A, que parece ao observador localizado no ponto C. Registre uma nova leitura b2 do limbo. A distância h1 da objetiva até a superfície superior da placa é proporcional a b2:
h2 = kb2 (Fig. 4.8, b).

As distâncias dos pontos B e C até a lente são iguais, pois o observador as vê com a mesma clareza.

O deslocamento do tubo h1-h2 é igual à espessura aparente da placa (Fig.

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

5. Meça a espessura d da placa na interseção dos cursos. Para fazer isso, coloque uma placa de vidro auxiliar 2 sob a placa de teste 1 (Fig. 4.9) e abaixe o tubo do microscópio até que a lente toque (ligeiramente) a placa de teste. Observe a indicação do membro a1. Retire a placa em estudo e abaixe o tubo do microscópio até que a objetiva encoste na placa 2.

Observe a indicação a2.

Ao mesmo tempo, a objetiva do microscópio cairá até uma altura igual à espessura da placa em estudo, ou seja,

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

6. Calcule o índice de refração do material da placa usando a fórmula

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

7. Repita todas as medições acima 3-5 vezes, calcule o valor médio n, erros absolutos e relativos rn e rn/n.

Determinação do índice de refração de líquidos usando um refratômetro

Os instrumentos usados ​​para determinar os índices de refração são chamados refratômetros.

A visão geral e o esquema óptico do refratômetro RL são mostrados na fig. 4.10 e 4.11.

A medição do índice de refração de líquidos usando um refratômetro RL é baseada no fenômeno de refração da luz que passou pela interface entre dois meios com diferentes índices de refração.

Feixe de luz (Fig.

4.11) de uma fonte 1 (uma lâmpada incandescente ou luz diurna difusa) com a ajuda de um espelho 2 é direcionado através de uma janela na caixa do instrumento para um prisma duplo composto pelos prismas 3 e 4, feitos de vidro com índice de refração de 1.540.

Superfície AA do prisma de iluminação superior 3 (Fig.

4.12, a) é fosco e serve para iluminar o líquido com luz espalhada, depositada em uma fina camada no vão entre os prismas 3 e 4. A luz espalhada pela superfície fosca 3 passa por uma camada plano-paralela do líquido em estudo e cai na face diagonal do explosivo do prisma inferior 4 sob diferentes
ângulos i variando de zero a 90°.

Para evitar o fenômeno de reflexão interna total da luz na superfície explosiva, o índice de refração do líquido investigado deve ser menor que o índice de refração do vidro do prisma 4, ou seja,

inferior a 1.540.

Um feixe de luz com um ângulo de incidência de 90° é chamado de feixe deslizante.

O feixe deslizante, refratado na interface líquido-vidro, irá no prisma 4 no ângulo limite de refração r etc< 90о.

A refração de uma viga deslizante no ponto D (ver Figura 4.12, a) obedece à lei

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

ou nzh = nstsinrpr, (4.12)

uma vez que sinipr = 1.

Na superfície BC do prisma 4, os raios de luz são refratados e então

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

onde a é o feixe de refração do prisma 4.

Resolvendo em conjunto o sistema de equações (4.12), (4.13), (4.14), podemos obter uma fórmula que relaciona o índice de refração nzh do líquido em estudo com o ângulo limite de refração r'pr do feixe que emergiu do prisma 4:

Se uma luneta for colocada no caminho dos raios que emergem do prisma 4, a parte inferior de seu campo de visão será iluminada e a parte superior escura. A interface entre campos claros e escuros é formada por raios com ângulo de refração limite r¢pr. Não há raios com ângulo de refração menor que r¢pr neste sistema (Fig.

O valor de r¢pr, portanto, e a posição do limite do claro-escuro dependem apenas do índice de refração nzh do líquido em estudo, pois nst e a são valores constantes neste dispositivo.

Conhecendo nst, a e r¢pr, é possível calcular nzh usando a fórmula (4.15). Na prática, a fórmula (4.15) é usada para calibrar a escala do refratômetro.

Na escala 9 (ver

arroz. 4.11), os valores do índice de refração para ld = 5893 Å são plotados à esquerda. Na frente da ocular 10 - 11 existe uma placa 8 com uma marca (--).

Ao mover a ocular junto com a placa 8 ao longo da escala, é possível obter o alinhamento da marca com a linha divisória entre os campos de visão escuro e claro.

A divisão da escala graduada 9, coincidindo com a marca, dá o valor do índice de refração nzh do líquido em estudo. A objetiva 6 e a ocular 10-11 formam um telescópio.

O prisma giratório 7 altera o curso do feixe, direcionando-o para a ocular.

Devido à dispersão do vidro e do líquido em estudo, ao invés de uma linha divisória clara entre campos escuros e claros, quando observados em luz branca, obtém-se uma faixa iridescente. Para eliminar este efeito, o compensador de dispersão 5 é instalado na frente da lente do telescópio. A parte principal do compensador é um prisma, que é colado a partir de três prismas e pode girar em relação ao eixo do telescópio.

Os ângulos de refração do prisma e seu material são escolhidos de modo que a luz amarela com um comprimento de onda ld = 5893 Å passe por eles sem refração. Se um prisma compensatório for instalado no caminho dos raios coloridos de forma que sua dispersão seja igual em magnitude, mas oposta em sinal à dispersão do prisma de medição e do líquido, a dispersão total será igual a zero. Nesse caso, o feixe de raios de luz se reunirá em um feixe branco, cuja direção coincide com a direção do feixe amarelo limitante.

Assim, quando o prisma compensatório gira, a cor do tom de cor é eliminada. Juntamente com o prisma 5, o membro de dispersão 12 gira em relação ao ponteiro fixo (ver Fig. 4.10). O ângulo de rotação Z do membro permite julgar o valor da dispersão média do líquido investigado.

A escala do mostrador deve ser graduada. O cronograma é anexado à instalação.

ordem de trabalho

1. Eleve o prisma 3, coloque 2-3 gotas do líquido de teste na superfície do prisma 4 e abaixe o prisma 3 (consulte a Fig. 4.10).

3. Usando a mira ocular, obtenha uma imagem nítida da escala e da interface entre os campos de visão.

4. Girando o manípulo 12 do compensador 5, destrua a coloração colorida da interface entre os campos de visão.

Movendo a ocular ao longo da escala, alinhe a marca (—-) com a borda dos campos escuro e claro e registre o valor do índice líquido.

6. Investigue o conjunto de líquidos proposto e avalie o erro de medição.

7. Após cada medição, limpe a superfície dos prismas com papel de filtro embebido em água destilada.

Perguntas de controle

Opção 1

Defina os índices de refração absolutos e relativos de um meio.

2. Desenhe o caminho dos raios através da interface de dois meios (n2> n1 e n2< n1).

3. Obtenha uma relação que relacione o índice de refração n com a espessura d e a espessura aparente d¢ da placa.

4. Tarefa. O ângulo limite da reflexão interna total para algumas substâncias é de 30°.

Encontre o índice de refração dessa substância.

Resposta: n=2.

opção 2

1. Qual é o fenômeno da reflexão interna total?

2. Descreva o projeto e o princípio de operação do refratômetro RL-2.

3. Explique o papel do compensador em um refratômetro.

4. Tarefa. Uma lâmpada é baixada do centro de uma balsa redonda até uma profundidade de 10 m. Encontre o raio mínimo da jangada, enquanto nenhum raio da lâmpada deve atingir a superfície.

Resposta: R = 11,3 m.

ÍNDICE DE REFRAÇÃO, ou COEFICIENTE REFRATIVO, é um número abstrato que caracteriza o poder de refração de um meio transparente. O índice de refração é denotado pela letra latina π e é definido como a razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração de um feixe entrando de um vazio em um determinado meio transparente:

n = sen α/sin β = const ou como a razão da velocidade da luz em um vazio para a velocidade da luz em um dado meio transparente: n = c/νλ do vazio para o meio transparente dado.

O índice de refração é considerado uma medida da densidade óptica de um meio

O índice de refração determinado dessa maneira é chamado de índice de refração absoluto, em contraste com o índice de refração relativo.

e. mostra quantas vezes a velocidade de propagação da luz diminui quando seu índice de refração passa, que é determinado pela razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração quando o feixe passa de um meio de um densidade para um meio de outra densidade. O índice de refração relativo é igual à razão dos índices de refração absolutos: n = n2/n1, onde n1 e n2 são os índices de refração absolutos do primeiro e segundo meios.

O índice de refração absoluto de todos os corpos - sólidos, líquidos e gasosos - é maior que um e varia de 1 a 2, ultrapassando o valor de 2 apenas em casos raros.

O índice de refração depende tanto das propriedades do meio quanto do comprimento de onda da luz e aumenta com a diminuição do comprimento de onda.

Portanto, um índice é atribuído à letra p, indicando a qual comprimento de onda o indicador se refere.

ÍNDICE DE REFRAÇÃO

Por exemplo, para o vidro TF-1, o índice de refração na parte vermelha do espectro é nC=1,64210 e na parte violeta nG'=1,67298.

Índices de refração de alguns corpos transparentes

Ar - 1.000292

Água - 1.334

Éter - 1.358

Álcool etílico - 1,363

Glicerina - 1, 473

Vidro orgânico (plexiglass) - 1, 49

Benzeno - 1.503

(Vidro de coroa - 1.5163

Abeto (canadense), bálsamo 1,54

Coroa de vidro pesada - 1, 61 26

Vidro de pederneira - 1.6164

Dissulfeto de carbono - 1,629

Pedra pesada de vidro - 1, 64 75

Monobromonaftaleno - 1,66

O vidro é a pederneira mais pesada - 1,92

Diamante - 2,42

A diferença no índice de refração para diferentes partes do espectro é a causa do cromatismo, ou seja,

decomposição da luz branca quando passa por partes refratárias - lentes, prismas, etc.

Laboratório nº 41

Determinação do índice de refração de líquidos usando um refratômetro

O objetivo do trabalho: determinação do índice de refração de líquidos pelo método da reflexão interna total usando um refratômetro IRF-454B; estudo da dependência do índice de refração da solução em sua concentração.

Descrição da instalação

Quando a luz não monocromática é refratada, ela é decomposta em cores componentes em um espectro.

Esse fenômeno se deve à dependência do índice de refração de uma substância da frequência (comprimento de onda) da luz e é chamado de dispersão de luz.

É comum caracterizar o poder de refração de um meio pelo índice de refração em um comprimento de onda λ \u003d 589,3 nm (média dos comprimentos de onda de duas linhas amarelas próximas no espectro de vapor de sódio).

60. Quais métodos para determinar a concentração de substâncias na solução são usados ​​na análise de absorção atômica?

Este índice de refração é denotado nD.

A medida da variância é a variância média, definida como a diferença ( nF-nC), Onde nFé o índice de refração de uma substância em um comprimento de onda λ = 486,1 nm (linha azul no espectro do hidrogênio), nCé o índice de refração de uma substância λ - 656,3 nm (linha vermelha no espectro do hidrogênio).

A refração de uma substância é caracterizada pelo valor da dispersão relativa:
Os manuais geralmente fornecem o recíproco da dispersão relativa, ou seja,

e.
,Onde é o coeficiente de dispersão, ou o número de Abbe.

Um aparelho para determinar o índice de refração de líquidos consiste em um refratômetro IRF-454B com os limites de medição do indicador; refração nD na faixa de 1,2 a 1,7; líquido de teste, lenços para limpar as superfícies dos prismas.

refratômetro IRF-454Bé um instrumento de teste projetado para medir diretamente o índice de refração de líquidos, bem como para determinar a dispersão média de líquidos em laboratório.

O princípio de funcionamento do dispositivo IRF-454B baseado no fenômeno da reflexão interna total da luz.

O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na fig. 1.

O líquido investigado é colocado entre as duas faces do prisma 1 e 2. Prisma 2 com face bem polida AB está medindo, e o prisma 1 tem uma face fosca A1 EM1 - iluminação. Raios de uma fonte de luz caem na borda A1 COM1 , refratar, cair em uma superfície fosca A1 EM1 e espalhados por esta superfície.

Em seguida, eles passam pela camada do líquido investigado e caem na superfície. AB prismas 2.

De acordo com a lei da refração
, Onde
E são os ângulos de refração dos raios no líquido e no prisma, respectivamente.

À medida que o ângulo de incidência aumenta
ângulo de refração também aumenta e atinge seu valor máximo
, Quando
, T.

e. quando um feixe em um líquido desliza sobre uma superfície AB. Por isso,
. Assim, os raios que saem do prisma 2 são limitados a um determinado ângulo
.

Os raios vindos do líquido para o prisma 2 em grandes ângulos sofrem reflexão interna total na interface AB e não passam por um prisma.

O dispositivo em questão é usado para estudar líquidos, o índice de refração que é menor que o índice de refração prisma 2, portanto, os raios de todas as direções, refratados no limite do líquido e do vidro, entrarão no prisma.

Obviamente, a parte do prisma correspondente aos raios não transmitidos ficará escurecida. No telescópio 4, localizado no caminho dos raios que saem do prisma, pode-se observar a divisão do campo de visão em parte clara e parte escura.

Ao girar o sistema de prismas 1-2, a borda entre os campos claro e escuro é combinada com o cruzamento dos fios da ocular do telescópio. O sistema de prismas 1-2 está associado a uma escala que é calibrada em valores de índice de refração.

A escala está localizada na parte inferior do campo de visão do tubo e, quando a seção do campo de visão é combinada com o cruzamento dos fios, dá o valor correspondente do índice de refração do líquido .

Devido à dispersão, a interface do campo de visão na luz branca será colorida. Para eliminar a coloração, bem como para determinar a dispersão média da substância de teste, é utilizado o compensador 3, composto por dois sistemas de prismas de visão direta colados (prismas Amici).

Os prismas podem ser girados simultaneamente em diferentes direções usando um dispositivo mecânico rotativo preciso, alterando assim a dispersão intrínseca do compensador e eliminando a coloração do campo de visão observado através do sistema óptico 4. Um tambor com uma escala é conectado ao compensador , que determina o parâmetro de dispersão, que permite calcular as substâncias médias de dispersão.

ordem de trabalho

Ajuste o dispositivo para que a luz da fonte (lâmpada incandescente) entre no prisma de iluminação e ilumine o campo de visão uniformemente.

2. Abra o prisma de medição.

Aplique algumas gotas de água em sua superfície com um bastão de vidro e feche cuidadosamente o prisma. A lacuna entre os prismas deve ser preenchida uniformemente com uma fina camada de água (preste atenção especial a isso).

Usando o parafuso do dispositivo com uma escala, elimine a coloração do campo de visão e obtenha uma borda nítida entre luz e sombra. Alinhe-o, com o auxílio de outro parafuso, com a cruz de referência da ocular do aparelho. Determine o índice de refração da água na escala da ocular até o milésimo mais próximo.

Compare os resultados obtidos com dados de referência para a água. Se a diferença entre o índice de refração medido e tabulado não exceder ± 0,001, a medição foi realizada corretamente.

Exercício 1

1. Prepare uma solução de sal de mesa ( NaCl) com concentração próxima ao limite de solubilidade (por exemplo, C = 200 g/litro).

Meça o índice de refração da solução resultante.

3. Diluindo a solução por um número inteiro de vezes, obtenha a dependência do indicador; refração da concentração da solução e preencha a tabela. 1.

tabela 1

Exercício. Como obter apenas por diluição a concentração da solução, igual a 3/4 do máximo (inicial)?

Gráfico de dependência de plotagem n=n(C). O processamento posterior dos dados experimentais deve ser realizado conforme indicado pelo professor.

Processamento de dados experimentais

a) Método gráfico

A partir do gráfico determine a inclinação EM, que nas condições do experimento caracterizará o soluto e o solvente.

2. Determine a concentração da solução usando o gráfico NaCl dados pelo assistente de laboratório.

b) Método analítico

Calcular por mínimos quadrados A, EM E SB.

De acordo com os valores encontrados A E EM determinar a média
concentração da solução NaCl dado pelo assistente de laboratório

Perguntas de controle

dispersão da luz. Qual é a diferença entre dispersão normal e anormal?

2. Qual é o fenômeno da reflexão interna total?

3. Por que é impossível medir o índice de refração de um líquido maior que o índice de refração de um prisma usando esta configuração?

4. Por que a face de um prisma A1 EM1 fazer fosco?

Degradação, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma forma de avaliar o grau de degradação mental! funções medidas pelo teste de Wexler-Bellevue. O índice é baseado na observação de que o nível de desenvolvimento de algumas habilidades medidas pelo teste diminui com a idade, enquanto outras não.

Índice

Enciclopédia Psicológica

- um índice, um registro de nomes, títulos, etc. Em psicologia - um indicador digital para quantificar, caracterizar fenômenos.

De que depende o índice de refração de uma substância?

Índice

Enciclopédia Psicológica

1. Significado mais geral: qualquer coisa usada para marcar, identificar ou direcionar; indicação, inscrições, sinais ou símbolos. 2. Uma fórmula ou número, geralmente expresso como um fator, mostrando alguma relação entre valores ou medidas, ou entre…

Sociabilidade, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma característica que expressa a sociabilidade de uma pessoa. Um sociograma, por exemplo, fornece, entre outras medidas, uma avaliação da sociabilidade de diferentes membros de um grupo.

Seleção, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma fórmula para avaliar o poder de um determinado teste ou item de teste em distinguir indivíduos uns dos outros.

Confiabilidade, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma estatística que fornece uma estimativa da correlação entre os valores reais obtidos no teste e os valores teoricamente corretos.

Este índice é dado como o valor de r, onde r é o fator de segurança calculado.

Previsão de Eficiência, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma medida da extensão em que o conhecimento sobre uma variável pode ser usado para fazer previsões sobre outra variável, dado que a correlação dessas variáveis ​​é conhecida. Normalmente, na forma simbólica, isso é expresso como E, o índice é representado como 1 - ((...

palavras, índice

Enciclopédia Psicológica

Um termo geral para qualquer frequência sistemática de ocorrência de palavras na linguagem escrita e/ou falada.

Freqüentemente, esses índices são limitados a áreas linguísticas específicas, por exemplo, livros didáticos da primeira série, interações entre pais e filhos. No entanto, as estimativas são conhecidas ...

Estruturas Corporais, Índice

Enciclopédia Psicológica

Uma medida corporal proposta por Eysenck com base na relação entre a altura e a circunferência do peito.

Aqueles na faixa "normal" foram chamados de mesomorfos, aqueles dentro do desvio padrão ou acima da média foram chamados de leptomorfos, e aqueles dentro do desvio padrão ou...

PARA PALESTRA №24

"MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE"

REFRATOMETRIA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev "Analytical Chemistry" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analytical Chemistry" 2004 pp 181-184

REFRATOMETRIA.

A refratometria é um dos métodos físicos de análise mais simples, requer uma quantidade mínima de analito e é realizada em um tempo muito curto.

refratometria- um método baseado no fenômeno de refração ou refração, ou seja,

mudança na direção de propagação da luz ao passar de um meio para outro.

A refração, assim como a absorção da luz, é consequência de sua interação com o meio.

A palavra refratometria significa dimensão refração da luz, que é estimada pelo valor do índice de refração.

valor do índice de refração n depende

1) sobre a composição de substâncias e sistemas,

2) de em que concentração e quais moléculas o feixe de luz encontra em seu caminho, porque

Sob a ação da luz, as moléculas de diferentes substâncias são polarizadas de maneiras diferentes. É nesta dependência que se baseia o método refractométrico.

Este método tem uma série de vantagens, pelo que encontrou ampla aplicação tanto na pesquisa química quanto no controle de processos tecnológicos.

1) A medição dos índices de refração é um processo muito simples, realizado com precisão e com um mínimo de investimento de tempo e quantidade de substância.

2) Normalmente, os refratômetros fornecem até 10% de precisão na determinação do índice de refração da luz e do conteúdo do analito

O método de refratometria é usado para controlar autenticidade e pureza, para identificar substâncias individuais, para determinar a estrutura de compostos orgânicos e inorgânicos no estudo de soluções.

A refratometria é usada para determinar a composição de soluções de dois componentes e para sistemas ternários.

Base física do método

INDICADOR REFRATIVO.

O desvio de um feixe de luz de sua direção original quando ele passa de um meio para outro é tanto maior quanto maior for a diferença nas velocidades de propagação da luz em dois

esses ambientes.

Considere a refração de um feixe de luz no limite de quaisquer dois meios transparentes I e II (veja a Fig.

Arroz.). Convenhamos que o meio II tem maior poder de refração e, portanto, n1 E n2- mostra a refração da mídia correspondente. Se o meio I não for vácuo nem ar, então a razão seno do ângulo de incidência do feixe de luz para o seno do ângulo de refração dará o valor do índice de refração relativo n rel. O valor de n rel.

Qual é o índice de refração do vidro? E quando é necessário saber?

também pode ser definido como a razão dos índices de refração do meio em consideração.

nrel. = —— = —

O valor do índice de refração depende

1) a natureza das substâncias

A natureza de uma substância, neste caso, é determinada pelo grau de deformabilidade de suas moléculas sob a ação da luz - o grau de polarização.

Quanto mais intensa a polarizabilidade, mais forte a refração da luz.

2)comprimento de onda da luz incidente

A medição do índice de refração é realizada em um comprimento de onda de luz de 589,3 nm (linha D do espectro do sódio).

A dependência do índice de refração do comprimento de onda da luz é chamada de dispersão.

Quanto menor o comprimento de onda, maior a refração. Portanto, raios de diferentes comprimentos de onda são refratados de maneira diferente.

3)temperatura em que a medição é feita. Um pré-requisito para determinar o índice de refração é a conformidade com o regime de temperatura. Normalmente, a determinação é realizada a 20±0,30C.

À medida que a temperatura aumenta, o índice de refração diminui e, à medida que a temperatura diminui, ele aumenta..

A correção de temperatura é calculada usando a seguinte fórmula:

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

nt- Tchau índice de refração a uma determinada temperatura,

n20 - índice de refração a 200C

A influência da temperatura nos valores dos índices de refração de gases e líquidos está relacionada aos valores de seus coeficientes de expansão volumétrica.

O volume de todos os gases e líquidos aumenta quando aquecido, a densidade diminui e, consequentemente, o indicador diminui

O índice de refração medido a 200C e um comprimento de onda de luz de 589,3 nm é indicado pelo índice nD20

A dependência do índice de refração de um sistema homogêneo de dois componentes em seu estado é estabelecida experimentalmente determinando o índice de refração para vários sistemas padrão (por exemplo, soluções), cujo conteúdo de componentes é conhecido.

4) a concentração de uma substância em uma solução.

Para muitas soluções aquosas de substâncias, os índices de refração em várias concentrações e temperaturas foram medidos de forma confiável e, nesses casos, dados de referência podem ser usados. mesas refractométricas.

A prática mostra que quando o conteúdo da substância dissolvida não excede 10-20%, junto com o método gráfico, em muitos casos é possível usar equação linear como:

n=não+FC,

n-índice de refração da solução,

nãoé o índice de refração do solvente puro,

C— concentração da substância dissolvida,%

F- coeficiente empírico, cujo valor é encontrado

determinando os índices de refração de soluções de concentração conhecida.

REFRATÔMETROS.

Refratômetros são dispositivos usados ​​para medir o índice de refração.

Existem 2 tipos desses instrumentos: refratômetro tipo Abbe e tipo Pulfrich. Tanto nesses como em outros, as medições são baseadas na determinação da magnitude do ângulo limite de refração. Na prática, são utilizados refratômetros de vários sistemas: laboratório-RL, RLU universal, etc.

O índice de refração da água destilada n0 = 1,33299, na prática, este indicador é tomado como referência como n0 =1,333.

O princípio de operação dos refratômetros é baseado na determinação do índice de refração pelo método do ângulo limite (o ângulo de reflexão total da luz).

refratômetro de mão

Refratômetro Abbe

Ao resolver problemas em óptica, muitas vezes é necessário saber o índice de refração do vidro, água ou outra substância. Além disso, em diferentes situações, podem estar envolvidos valores absolutos e relativos dessa quantidade.

Dois tipos de índice de refração

Primeiro, sobre o que esse número mostra: como esse ou aquele meio transparente muda a direção da propagação da luz. Além disso, uma onda eletromagnética pode vir do vácuo e, então, o índice de refração do vidro ou outra substância será chamado de absoluto. Na maioria dos casos, seu valor está na faixa de 1 a 2. Somente em casos muito raros o índice de refração é maior que dois.

Se na frente do objeto existe um meio mais denso que o vácuo, então se fala de um valor relativo. E é calculado como a razão de dois valores absolutos. Por exemplo, o índice de refração relativo do vidro de água será igual ao quociente dos valores absolutos do vidro e da água.

Em qualquer caso, é denotado pela letra latina "en" - n. Esse valor é obtido dividindo os valores de mesmo nome entre si, portanto é simplesmente um coeficiente que não tem nome.

Qual é a fórmula para calcular o índice de refração?

Se tomarmos o ângulo de incidência como “alfa” e designarmos o ângulo de refração como “beta”, então a fórmula para o valor absoluto do índice de refração fica assim: n = sin α / sin β. Na literatura de língua inglesa, muitas vezes você pode encontrar uma designação diferente. Quando o ângulo de incidência é i, e o ângulo de refração é r.

Existe outra fórmula para calcular o índice de refração da luz no vidro e em outros meios transparentes. Está relacionado com a velocidade da luz no vácuo e com ela, mas já na substância em questão.

Então fica assim: n = c/νλ. Aqui c é a velocidade da luz no vácuo, ν é sua velocidade em um meio transparente e λ é o comprimento de onda.

De que depende o índice de refração?

É determinado pela velocidade com que a luz se propaga no meio em consideração. O ar, a esse respeito, é muito próximo do vácuo; portanto, as ondas de luz que se propagam nele praticamente não se desviam de sua direção original. Portanto, se o índice de refração do ar de vidro ou alguma outra substância adjacente ao ar for determinado, então o último é considerado condicionalmente como vácuo.

Qualquer outro meio tem suas próprias características. Eles têm densidades diferentes, têm temperatura própria e tensões elásticas. Tudo isso afeta o resultado da refração da luz por uma substância.

Nem o menor papel na mudança da direção da propagação da onda é desempenhado pelas características da luz. A luz branca é composta de muitas cores, do vermelho ao roxo. Cada parte do espectro é refratada à sua maneira. Além disso, o valor do indicador para a onda da parte vermelha do espectro será sempre menor que o restante. Por exemplo, o índice de refração do vidro TF-1 varia de 1,6421 a 1,67298, respectivamente, da parte vermelha à parte violeta do espectro.

Valores de exemplo para diferentes substâncias

Aqui estão os valores de valores absolutos, ou seja, o índice de refração quando um feixe passa do vácuo (que é equivalente ao ar) através de outra substância.

Esses números serão necessários se for necessário determinar o índice de refração do vidro em relação a outros meios.

Que outras grandezas são usadas na resolução de problemas?

Reflexão completa. Ocorre quando a luz passa de um meio mais denso para um menos denso. Aqui, em um determinado valor do ângulo de incidência, a refração ocorre em um ângulo reto. Ou seja, o feixe desliza ao longo do limite de dois meios.

O ângulo limite da reflexão total é seu valor mínimo no qual a luz não escapa para um meio menos denso. Menos do que isso - ocorre a refração e mais - a reflexão no mesmo meio de onde a luz se moveu.

Tarefa #1

Doença. O índice de refração do vidro é 1,52. É necessário determinar o ângulo limite em que a luz é totalmente refletida na interface entre as superfícies: vidro com ar, água com ar, vidro com água.

Você precisará usar os dados do índice de refração para água fornecidos na tabela. É considerado igual à unidade para o ar.

A solução em todos os três casos é reduzida a cálculos usando a fórmula:

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, onde n 2 refere-se ao meio a partir do qual a luz se propaga, en 1 onde ela penetra.

A letra α 0 denota o ângulo limite. O valor do ângulo β é de 90 graus. Ou seja, seu seno será a unidade.

Para o primeiro caso: sen α 0 = 1 /n vidro, então o ângulo limite é igual ao arco seno de 1 /n vidro. 1/1,52 = 0,6579. O ângulo é de 41,14º.

No segundo caso, ao determinar o arco-seno, é necessário substituir o valor do índice de refração da água. A fração 1 / n de água assumirá o valor 1 / 1,33 \u003d 0,7519. Este é o arco seno do ângulo 48,75º.

O terceiro caso é descrito pela proporção de n água e n vidro. O arco seno precisará ser calculado para a fração: 1,33 / 1,52, ou seja, o número 0,875. Encontramos o valor do ângulo limite pelo seu arco seno: 61,05º.

Resposta: 41,14º, 48,75º, 61,05º.

Tarefa #2

Doença. Um prisma de vidro é imerso em um recipiente cheio de água. Seu índice de refração é de 1,5. O prisma é baseado em um triângulo retângulo. A perna maior está localizada perpendicularmente ao fundo e a segunda é paralela a ela. Um raio de luz incide normalmente na face superior de um prisma. Qual deve ser o menor ângulo entre a perna horizontal e a hipotenusa para que a luz atinja a perna perpendicular ao fundo do vaso e saia do prisma?

Para que a viga saia do prisma da maneira descrita, ela deve cair em um ângulo limite na face interna (aquela que é a hipotenusa do triângulo na seção do prisma). Por construção, esse ângulo limite acaba sendo igual ao ângulo necessário de um triângulo retângulo. Pela lei da refração da luz, verifica-se que o seno do ângulo limite, dividido pelo seno de 90 graus, é igual à proporção de dois índices de refração: água para vidro.

Os cálculos levam a tal valor para o ângulo limite: 62º30´.