Absolutni lomni količnik. Lomni količnik (absolutni in relativni) Relativni lomni količnik svetlobe

Lom svetlobe- pojav, pri katerem žarek svetlobe, ki prehaja iz enega medija v drugega, spremeni smer na meji teh medijev.

Lom svetlobe poteka po naslednjem zakonu:
Vpadni in lomljeni žarek ter navpičnica, narisana na ploskev med dvema medijema na vpadni točki žarka, ležijo v isti ravnini. Razmerje med sinusom vpadnega kota in sinusom lomnega kota je konstantna vrednost za dva medija:
,
Kje α - vpadni kot,
β - lomni kot
n - konstantna vrednost, neodvisna od vpadnega kota.

Ko se spremeni vpadni kot, se spremeni tudi lomni kot. Večji kot je vpadni kot, večji je lomni kot.
Če gre svetloba iz optično manj gostega medija v gostejši medij, potem je lomni kot vedno manjši od vpadnega kota: β < α.
Svetlobni žarek, usmerjen pravokotno na vmesnik med dvema medijema, prehaja iz enega medija v drugega brez zloma.

absolutni lomni količnik snovi- vrednost, ki je enaka razmerju faznih hitrosti svetlobe (elektromagnetnega valovanja) v vakuumu in v določenem mediju n=c/v
Vrednost n, vključena v lomni zakon, se imenuje relativni lomni količnik za par medijev.

Vrednost n je relativni lomni količnik medija B glede na medij A, n" = 1/n pa je relativni lomni količnik medija A glede na medij B.
Ta vrednost je, ceteris paribus, večja od enote, ko žarek prehaja iz gostejšega medija v manj gost medij, in manjša od enote, ko žarek prehaja iz manj gostega medija v gostejši medij (na primer iz plina ali vakuum v tekočino ali trdno snov). Obstajajo izjeme od tega pravila, zato je običajno, da medij optično imenujemo bolj ali manj gost kot drug.
Žarek, ki pade iz brezzračnega prostora na površino nekega medija B, se lomi močneje kot pri padcu nanj iz drugega medija A; Lomni količnik žarka, ki vpada na medij iz brezzračnega prostora, imenujemo njegov absolutni lomni količnik.

(Absolutno - relativno glede na vakuum.
Relativno - glede na katero koli drugo snov (na primer isti zrak).
Relativni indeks dveh snovi je razmerje med njunima absolutnima indeksoma.)

Popolni notranji odboj- notranji odboj, če vpadni kot presega določen kritični kot. V tem primeru se vpadni val popolnoma odbije, vrednost odbojnega koeficienta pa presega najvišje vrednosti za polirane površine. Odbojni koeficient za popolni notranji odboj ni odvisen od valovne dolžine.

V optiki je ta pojav opažen za širok spekter elektromagnetnega sevanja, vključno z območjem rentgenskih žarkov.

V geometrijski optiki je pojav razložen s Snellovim zakonom. Glede na to, da lomni kot ne sme biti večji od 90°, dobimo, da bi se moralo elektromagnetno valovanje pri vpadnem kotu, katerega sinus je večji od razmerja med manjšim lomnim količnikom in večjim, popolnoma odbiti v prvi medij.

V skladu z valovno teorijo pojava elektromagnetno valovanje kljub temu prodre v drugi medij - tam se širi tako imenovano "neenotno valovanje", ki eksponentno razpada in ne odnaša energije s seboj. Značilna globina prodiranja nehomogenega valovanja v drugi medij je reda valovne dolžine.

Zakoni loma svetlobe.

Iz vsega povedanega sklepamo:
1 . Na meji med dvema medijema z različno optično gostoto žarek svetlobe pri prehodu iz enega medija v drugega spremeni svojo smer.
2. Ko svetlobni žarek preide v medij z večjo optično gostoto, je lomni kot manjši od vpadnega kota; pri prehodu svetlobnega žarka iz optično gostejšega medija v manj gost medij je lomni kot večji od vpadnega kota.
Lom svetlobe spremlja odboj, s povečanjem vpadnega kota pa se svetlost odbitega žarka poveča, lomljenega pa oslabi. To lahko vidimo z izvedbo poskusa, prikazanega na sliki. Posledično odbiti žarek odnese s seboj več svetlobne energije, večji je vpadni kot.

Pustiti MN- vmesnik med dvema prozornima medijema, na primer zrakom in vodo, JSC- padajoči žarek OV- lomljen žarek, - vpadni kot, - lomni kot, - hitrost širjenja svetlobe v prvem mediju, - hitrost širjenja svetlobe v drugem mediju.

Obrnemo se na podrobnejšo obravnavo lomnega količnika, ki smo ga uvedli v § 81 pri oblikovanju zakona o lomu.

Lomni količnik je odvisen od optičnih lastnosti ter medija, iz katerega pada žarek in medija, v katerega prodira. Lomni količnik, ki ga dobimo, ko svetloba iz vakuuma pade na medij, se imenuje absolutni lomni količnik tega medija.

riž. 184. Relativni lomni količnik dveh medijev:

Naj bo absolutni lomni količnik prvega medija in drugega medija - . Ob upoštevanju loma na meji med prvim in drugim medijem poskrbimo, da je lomni količnik pri prehodu iz prvega medija v drugega, tako imenovani relativni lomni količnik, enak razmerju absolutnih lomnih količnikov medija. drugi in prvi medij:

(Slika 184). Nasprotno, pri prehodu iz drugega medija v prvega imamo relativni lomni količnik

Ugotovljeno povezavo med relativnim lomnim količnikom dveh medijev in njunima absolutnima lomnima količnikoma bi lahko izpeljali tudi teoretično, brez novih poskusov, tako kot je to mogoče storiti za zakon reverzibilnosti (§82),

Medij z višjim lomnim količnikom naj bi bil optično gostejši. Običajno se meri lomni količnik različnih medijev glede na zrak. Absolutni lomni količnik zraka je . Tako je absolutni lomni količnik katerega koli medija povezan z njegovim lomnim količnikom glede na zrak s formulo

Tabela 6. Lomni količnik različnih snovi glede na zrak

Tekočine		Trdne snovi
Snov		Snov
Etanol
ogljikov disulfid
Glicerol		Steklo (svetla krona)
tekoči vodik		Steklo (težek kremen)
tekoči helij

Lomni količnik je odvisen od valovne dolžine svetlobe, torej od njene barve. Različne barve ustrezajo različnim lomnim količnikom. Ta pojav, imenovan disperzija, igra pomembno vlogo v optiki. V naslednjih poglavjih se bomo s tem pojavom večkrat ukvarjali. Podatki v tabeli. 6, glej rumeno luč.

Zanimivo je, da je zakon odboja mogoče formalno zapisati v enaki obliki kot zakon loma. Spomnimo se, da smo se dogovorili, da vedno merimo kote od navpičnice na ustrezni žarek. Zato moramo upoštevati, da imata vpadni kot in odbojni kot nasprotna predznaka, tj. zakon refleksije lahko zapišemo kot

Če primerjamo (83.4) z lomnim zakonom, vidimo, da lahko odbojni zakon obravnavamo kot poseben primer lomnega zakona pri . Ta formalna podobnost med zakoni odboja in loma je zelo uporabna pri reševanju praktičnih problemov.

V prejšnji predstavitvi je imel lomni količnik pomen konstante medija, neodvisno od jakosti svetlobe, ki prehaja skozenj. Takšna interpretacija lomnega količnika je povsem naravna, vendar v primeru visokih intenzitet sevanja, ki jih lahko dosežemo s sodobnimi laserji, ni upravičena. Lastnosti medija, skozi katerega prehaja močno svetlobno sevanje, so v tem primeru odvisne od njegove jakosti. Kot pravijo, medij postane nelinearen. Nelinearnost medija se kaže predvsem v tem, da svetlobni val visoke intenzitete spremeni lomni količnik. Odvisnost lomnega količnika od jakosti sevanja ima obliko

Tukaj je običajni lomni količnik, a je nelinearni lomni količnik in faktor sorazmernosti. Dodatni člen v tej formuli je lahko pozitiven ali negativen.

Relativne spremembe lomnega količnika so razmeroma majhne. pri nelinearni lomni količnik. Vendar pa so že tako majhne spremembe lomnega količnika opazne: kažejo se v svojevrstnem pojavu samofokusiranja svetlobe.

Razmislite o mediju s pozitivnim nelinearnim lomnim količnikom. V tem primeru so območja povečane jakosti svetlobe hkrati območja povečanega lomnega količnika. Običajno je pri realnem laserskem sevanju porazdelitev intenzitete po preseku žarka neenakomerna: intenzivnost je največja vzdolž osi in gladko pada proti robovom žarka, kot je prikazano na sliki 1. 185 polnih krivulj. Podobna porazdelitev opisuje tudi spremembo lomnega količnika po preseku celice z nelinearnim medijem, vzdolž osi katere se širi laserski žarek. Lomni količnik, ki je največji vzdolž osi celice, se postopoma zmanjšuje proti njenim stenam (črtkane krivulje na sliki 185).

Žarek žarkov, ki izhaja iz laserja vzporedno z osjo, pade v medij s spremenljivim lomnim količnikom, se odkloni v smeri, kjer je večji. Zato povečana intenzivnost v bližini celice OSP vodi do koncentracije svetlobnih žarkov v tem območju, kar je shematično prikazano v prerezih in na sl. 185, kar vodi do nadaljnjega povečanja . Končno se efektivni presek svetlobnega žarka, ki prehaja skozi nelinearni medij, znatno zmanjša. Svetloba prehaja kot skozi ozek kanal s povečanim lomnim količnikom. Tako se laserski žarek zoži in nelinearni medij pod vplivom močnega sevanja deluje kot zbiralna leča. Ta pojav se imenuje samofokusiranje. Opazimo ga lahko na primer v tekočem nitrobenzenu.

riž. 185. Porazdelitev intenzivnosti sevanja in lomnega količnika po preseku laserskega žarka žarkov na vhodu v kiveto (a), blizu vhodnega konca (), na sredini (), blizu izhodnega konca kivete ( )

NA PREDAVANJE №24

"INSTRUMENTALNE METODE ANALIZE"

REFRAKTOMETRIJA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev "Analitična kemija" 1983 246-251

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

REFRAKTOMETRIJA.

Refraktometrija je ena najpreprostejših fizikalnih analiznih metod, ki zahteva minimalno količino analita in se izvede v zelo kratkem času.

Refraktometrija- metoda, ki temelji na pojavu refrakcije ali refrakcije t.j. sprememba smeri širjenja svetlobe pri prehodu iz enega medija v drugega.

Lom, kot tudi absorpcija svetlobe, je posledica njene interakcije z medijem. Beseda refraktometrija pomeni razsežnost lom svetlobe, ki ga ocenjujemo z vrednostjo lomnega količnika.

Vrednost lomnega količnika n odvisno

1) o sestavi snovi in ​​sistemov,

2) od v kakšni koncentraciji ter katere molekule svetlobni žarek sreča svoji poti, saj Pod delovanjem svetlobe se molekule različnih snovi polarizirajo na različne načine. Na tej odvisnosti temelji refraktometrična metoda.

Ta metoda ima številne prednosti, zaradi česar je našla široko uporabo tako v kemijskih raziskavah kot pri nadzoru tehnoloških procesov.

1) Merjenje lomnih količnikov je zelo preprost postopek, ki se izvaja natančno in z minimalnim vložkom časa in količine snovi.

2) Običajno refraktometri zagotavljajo do 10-odstotno natančnost pri določanju lomnega količnika svetlobe in vsebnosti analita

Metoda refraktometrije se uporablja za kontrolo pristnosti in čistosti, za identifikacijo posameznih snovi, za določanje zgradbe organskih in anorganskih spojin pri preučevanju raztopin. Refraktometrija se uporablja za določanje sestave dvokomponentnih raztopin in za trojne sisteme.

Fizične osnove metode

REFRAKCIJSKI INDIKATOR.

Odklon svetlobnega žarka od prvotne smeri pri prehodu iz enega medija v drugega je tem večji, čim večja je razlika v hitrostih širjenja svetlobe v dveh

teh okoljih.

Razmislite o lomu svetlobnega žarka na meji poljubnih dveh prozornih medijev I in II (glej sliko). Strinjamo se, da ima medij II večjo lomno moč in zato n 1 in n 2- prikazuje lomnost ustreznih medijev. Če medij I ni niti vakuum niti zrak, bo razmerje sin vpadnega kota svetlobnega žarka proti sin lomnega kota dalo vrednost relativnega lomnega količnika n rel. Vrednost n rel. lahko opredelimo tudi kot razmerje lomnih količnikov obravnavanega medija.

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

Vrednost lomnega količnika je odvisna od

1) narava snovi

Naravo snovi v tem primeru določa stopnja deformabilnosti njenih molekul pod vplivom svetlobe - stopnja polarizabilnosti. Intenzivnejša kot je polarizabilnost, močnejši je lom svetlobe.

2)valovna dolžina vpadne svetlobe

Meritev lomnega količnika se izvede pri valovni dolžini svetlobe 589,3 nm (linija D natrijevega spektra).

Odvisnost lomnega količnika od valovne dolžine svetlobe imenujemo disperzija. Krajša kot je valovna dolžina, večji je lom. Zato se žarki različnih valovnih dolžin različno lomijo.

3)temperaturo pri katerem se izvaja meritev. Predpogoj za določitev lomnega količnika je skladnost s temperaturnim režimom. Običajno se določanje izvaja pri 20±0,3 0 С.

Z naraščanjem temperature se lomni količnik zmanjšuje, z nižanjem temperature pa narašča..

Popravek temperature se izračuna po naslednji formuli:

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

n t - adijo lomni količnik pri dani temperaturi,

n 20 - lomni količnik pri 20 0 C

Vpliv temperature na vrednosti lomnih količnikov plinov in tekočin je povezan z vrednostmi njihovih koeficientov volumetričnega raztezanja. Prostornina vseh plinov in tekočin se pri segrevanju poveča, gostota se zmanjša in posledično se indikator zmanjša

Lomni količnik, izmerjen pri 20 0 C in valovni dolžini svetlobe 589,3 nm, je označen z indeksom n D 20

Odvisnost lomnega količnika homogenega dvokomponentnega sistema od njegovega stanja se eksperimentalno ugotovi z določitvijo lomnega količnika za številne standardne sisteme (na primer raztopine), katerih vsebnost komponent je znana.

4) koncentracija snovi v raztopini.

Za številne vodne raztopine snovi so bili lomni količniki pri različnih koncentracijah in temperaturah zanesljivo izmerjeni in v teh primerih je mogoče uporabiti referenčne podatke. refraktometrične mize. Praksa kaže, da ko vsebnost raztopljene snovi ne presega 10-20%, je skupaj z grafično metodo v zelo mnogih primerih mogoče uporabiti linearna enačba, kot je:

n=n o +FC,

n- lomni količnik raztopine,

št je lomni količnik čistega topila,

C- koncentracija raztopljene snovi, %

F-empirični koeficient, katerega vrednost se najde

z določanjem lomnih količnikov raztopin znane koncentracije.

REFRAKTOMETRI.

Refraktometri so naprave, ki se uporabljajo za merjenje lomnega količnika. Obstajata dve vrsti teh instrumentov: refraktometer tipa Abbe in tip Pulfrich. Tako pri tistih kot pri drugih meritve temeljijo na določanju velikosti mejnega lomnega kota. V praksi se uporabljajo refraktometri različnih sistemov: laboratorijski-RL, univerzalni RLU itd.

Indeks loma destilirane vode n 0 \u003d 1,33299, v praksi ta indikator vzame kot referenco n 0 =1,333.

Načelo delovanja refraktometrov temelji na določanju lomnega količnika z metodo mejnega kota (kot popolnega odboja svetlobe).

Ročni refraktometer

Refraktometer Abbe

Obrnemo se na podrobnejšo obravnavo lomnega količnika, ki smo ga uvedli v § 81 pri oblikovanju zakona o lomu.

Lomni količnik je odvisen od optičnih lastnosti ter medija, iz katerega pada žarek in medija, v katerega prodira. Lomni količnik, ki ga dobimo, ko svetloba iz vakuuma pade na medij, se imenuje absolutni lomni količnik tega medija.

riž. 184. Relativni lomni količnik dveh medijev:

Naj bo absolutni lomni količnik prvega medija in drugega medija - . Ob upoštevanju loma na meji med prvim in drugim medijem poskrbimo, da je lomni količnik pri prehodu iz prvega medija v drugega, tako imenovani relativni lomni količnik, enak razmerju absolutnih lomnih količnikov medija. drugi in prvi medij:

(Slika 184). Nasprotno, pri prehodu iz drugega medija v prvega imamo relativni lomni količnik

Ugotovljeno povezavo med relativnim lomnim količnikom dveh medijev in njunima absolutnima lomnima količnikoma bi lahko izpeljali tudi teoretično, brez novih poskusov, tako kot je to mogoče storiti za zakon reverzibilnosti (§82),

Medij z višjim lomnim količnikom naj bi bil optično gostejši. Običajno se meri lomni količnik različnih medijev glede na zrak. Absolutni lomni količnik zraka je . Tako je absolutni lomni količnik katerega koli medija povezan z njegovim lomnim količnikom glede na zrak s formulo

Tabela 6. Lomni količnik različnih snovi glede na zrak

Lomni količnik je odvisen od valovne dolžine svetlobe, torej od njene barve. Različne barve ustrezajo različnim lomnim količnikom. Ta pojav, imenovan disperzija, igra pomembno vlogo v optiki. V naslednjih poglavjih se bomo s tem pojavom večkrat ukvarjali. Podatki v tabeli. 6, glej rumeno luč.

Zanimivo je, da je zakon odboja mogoče formalno zapisati v enaki obliki kot zakon loma. Spomnimo se, da smo se dogovorili, da vedno merimo kote od navpičnice na ustrezni žarek. Zato moramo upoštevati, da imata vpadni kot in odbojni kot nasprotna predznaka, tj. zakon refleksije lahko zapišemo kot

Če primerjamo (83.4) z lomnim zakonom, vidimo, da lahko odbojni zakon obravnavamo kot poseben primer lomnega zakona pri . Ta formalna podobnost med zakoni odboja in loma je zelo uporabna pri reševanju praktičnih problemov.

V prejšnji predstavitvi je imel lomni količnik pomen konstante medija, neodvisno od jakosti svetlobe, ki prehaja skozenj. Takšna interpretacija lomnega količnika je povsem naravna, vendar v primeru visokih intenzitet sevanja, ki jih lahko dosežemo s sodobnimi laserji, ni upravičena. Lastnosti medija, skozi katerega prehaja močno svetlobno sevanje, so v tem primeru odvisne od njegove jakosti. Kot pravijo, medij postane nelinearen. Nelinearnost medija se kaže predvsem v tem, da svetlobni val visoke intenzitete spremeni lomni količnik. Odvisnost lomnega količnika od jakosti sevanja ima obliko

Tukaj je običajni lomni količnik, a je nelinearni lomni količnik in faktor sorazmernosti. Dodatni člen v tej formuli je lahko pozitiven ali negativen.

Relativne spremembe lomnega količnika so razmeroma majhne. pri nelinearni lomni količnik. Vendar pa so že tako majhne spremembe lomnega količnika opazne: kažejo se v svojevrstnem pojavu samofokusiranja svetlobe.

Razmislite o mediju s pozitivnim nelinearnim lomnim količnikom. V tem primeru so območja povečane jakosti svetlobe hkrati območja povečanega lomnega količnika. Običajno je pri realnem laserskem sevanju porazdelitev intenzitete po preseku žarka neenakomerna: intenzivnost je največja vzdolž osi in gladko pada proti robovom žarka, kot je prikazano na sliki 1. 185 polnih krivulj. Podobna porazdelitev opisuje tudi spremembo lomnega količnika po preseku celice z nelinearnim medijem, vzdolž osi katere se širi laserski žarek. Lomni količnik, ki je največji vzdolž osi celice, se postopoma zmanjšuje proti njenim stenam (črtkane krivulje na sliki 185).

Žarek žarkov, ki izhaja iz laserja vzporedno z osjo, pade v medij s spremenljivim lomnim količnikom, se odkloni v smeri, kjer je večji. Zato povečana intenzivnost v bližini celice OSP vodi do koncentracije svetlobnih žarkov v tem območju, kar je shematično prikazano v prerezih in na sl. 185, kar vodi do nadaljnjega povečanja . Končno se efektivni presek svetlobnega žarka, ki prehaja skozi nelinearni medij, znatno zmanjša. Svetloba prehaja kot skozi ozek kanal s povečanim lomnim količnikom. Tako se laserski žarek zoži in nelinearni medij pod vplivom močnega sevanja deluje kot zbiralna leča. Ta pojav se imenuje samofokusiranje. Opazimo ga lahko na primer v tekočem nitrobenzenu.

riž. 185. Porazdelitev intenzivnosti sevanja in lomnega količnika po preseku laserskega žarka žarkov na vhodu v kiveto (a), blizu vhodnega konca (), na sredini (), blizu izhodnega konca kivete ( )

Določanje lomnega količnika prozornih trdnih snovi

In tekočine

Instrumenti in pripomočki: mikroskop s svetlobnim filtrom, planparalelna plošča z oznako AB v obliki križa; refraktometer znamke "RL"; komplet tekočin.

Cilj dela: določiti lomne količnike stekla in tekočin.

Določanje lomnega količnika stekla z mikroskopom

Za določitev lomnega količnika prozorne trdne snovi se uporablja planparalelna plošča iz tega materiala z oznako.

Oznaka je sestavljena iz dveh medsebojno pravokotnih prask, od katerih je ena (A) nanešena na dno, druga (B) pa na zgornjo površino plošče. Ploščo osvetlimo z monokromatsko svetlobo in pregledamo pod mikroskopom. Vklopljeno
riž. 4.7 prikazuje prerez preiskovane plošče z navpično ravnino.

Žarka AD in AE po lomu na meji steklo-zrak gresta v smereh DD1 in EE1 ter padata v objektiv mikroskopa.

Opazovalec, ki gleda ploščo od zgoraj, vidi točko A v presečišču nadaljevanja žarkov DD1 in EE1, tj. na točki C.

Tako se opazovalcu zdi, da se točka A nahaja v točki C. Poiščimo razmerje med lomnim količnikom n materiala plošče, debelino d in navidezno debelino d1 plošče.

4.7 je razvidno, da VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, od koder

tgi/tgr = AB/BC,

kjer je AB = d debelina plošče; BC = d1 navidezna debelina plošče.

Če sta kota i in r majhna, potem

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

tiste. Sini/Sinr = d/d1.

Ob upoštevanju zakona o lomu svetlobe dobimo

Merjenje d/d1 se opravi z mikroskopom.

Optično shemo mikroskopa sestavljata dva sistema: opazovalni sistem, ki vključuje objektiv in okular, nameščena v cevi, in osvetljevalni sistem, sestavljen iz zrcala in odstranljivega svetlobnega filtra. Ostrenje slike se izvaja z vrtenjem ročajev, ki se nahajajo na obeh straneh cevi.

Na osi desnega ročaja je disk z udno lusko.

Odčitek b na kraku glede na fiksni kazalec določa razdaljo h od objektiva do mizice mikroskopa:

Koeficient k pove, do katere višine se premakne cev mikroskopa, ko ročaj zavrtimo za 1°.

Premer objektiva pri tej postavitvi je majhen v primerjavi z razdaljo h, zato skrajni žarek, ki vstopi v objektiv, tvori majhen kot i z optično osjo mikroskopa.

Lomni kot r svetlobe v plošči je manjši od kota i, tj. je tudi majhna, kar ustreza pogoju (4.5).

Delovni nalog

1. Ploščo postavite na mizico mikroskopa tako, da bo točka presečišča črt A in B (glej sl.

Lomni količnik

4.7) je bil v vidnem polju.

2. Zavrtite ročaj dvižnega mehanizma, da dvignete cev v najvišji položaj.

3. S pogledom v okular počasi spuščajte cev mikroskopa z vrtenjem ročaja, dokler v vidnem polju ne dobite jasne slike praske B, nanesene na zgornjo površino plošče. Zabeležite indikacijo b1 kraka, ki je sorazmerna z razdaljo h1 od mikroskopskega objektiva do zgornjega roba plošče: h1 = kb1 (sl.

4. Nadaljujte z gladkim spuščanjem cevi, dokler ne dobite jasne slike praske A, ki se opazovalcu zdi v točki C. Zabeležite nov odčitek b2 limba. Razdalja h1 od objektiva do zgornje površine plošče je sorazmerna z b2:
h2 = kb2 (slika 4.8, b).

Razdalje od točk B in C do leče sta enaki, saj ju opazovalec vidi enako jasno.

Premik cevi h1-h2 je enak navidezni debelini plošče (sl.

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

5. Izmerite debelino plošče d na presečišču gibov. V ta namen postavite pomožno stekleno ploščo 2 pod preskusno ploščo 1 (slika 4.9) in spuščajte cev mikroskopa, dokler se leča (rahlo) ne dotakne preskusne plošče. Bodite pozorni na indikacijo okončine a1. Odstranite preučevano ploščo in spustite cev mikroskopa, dokler se objektiv ne dotakne plošče 2.

Indikacija opombe a2.

Hkrati se bo objektiv mikroskopa spustil na višino, ki je enaka debelini preučevane plošče, tj.

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

6. Izračunajte lomni količnik materiala plošče po formuli

n = d/d1 = (a1-a2)/(b1-b2). (4,10)

7. Vse zgornje meritve ponovite 3-5 krat, izračunajte povprečno vrednost n, absolutne in relativne napake rn in rn/n.

Določanje lomnega količnika tekočin z refraktometrom

Instrumenti, ki se uporabljajo za določanje lomnih količnikov, se imenujejo refraktometri.

Splošni pogled in optična shema refraktometra RL sta prikazana na sl. 4.10 in 4.11.

Merjenje lomnega količnika tekočin z refraktometrom RL temelji na pojavu loma svetlobe, ki je prešla skozi mejo med dvema medijema z različnim lomnim količnikom.

Svetlobni žarek (sl.

4.11) iz vira 1 (žarnica z žarilno nitko ali razpršena dnevna svetloba) se s pomočjo ogledala 2 usmeri skozi okno v ohišju instrumenta na dvojno prizmo, sestavljeno iz prizm 3 in 4, ki sta izdelani iz stekla z lomnim količnikom od 1.540.

Površina AA zgornje svetlobne prizme 3 (sl.

4.12, a) je mat in služi za osvetljevanje tekočine z razpršeno svetlobo, ki se nanese v tankem sloju v reži med prizmami 3 in 4. Svetloba, razpršena na mat površini 3, prehaja skozi ravninsko vzporedno plast proučevane tekočine in pade na diagonalno ploskev razstreliva spodnje prizme 4 pod razl
koti i segajo od nič do 90°.

Da bi se izognili pojavu popolnega notranjega odboja svetlobe na eksplozivni površini, mora biti lomni količnik preiskovane tekočine manjši od lomnega količnika stekla prizme 4, tj.

manj kot 1.540.

Svetlobni žarek z vpadnim kotom 90° imenujemo drseči žarek.

Drsni žarek, lomljen na vmesniku tekoče steklo, bo šel v prizmo 4 pod mejnim lomnim kotom r itd< 90о.

Lom drsnega žarka v točki D (glej sliko 4.12, a) upošteva zakon

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

ali nzh = nstsinrpr, (4.12)

ker je sinipr = 1.

Na površini BC prizme 4 se svetlobni žarki ponovno lomijo in nato

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

kjer je a lomni žarek prizme 4.

Če skupaj rešimo sistem enačb (4.12), (4.13), (4.14), lahko dobimo formulo, ki povezuje lomni količnik nzh proučevane tekočine z mejnim lomnim kotom r'pr žarka, ki izhaja iz prizma 4:

Če na pot žarkov, ki izhajajo iz prizme 4, postavimo zorni daljnogled, bo spodnji del njegovega vidnega polja osvetljen, zgornji del pa temen. Mejo med svetlimi in temnimi polji tvorijo žarki z mejnim lomnim kotom r¢pr. V tem sistemu ni žarkov z lomnim kotom, manjšim od r¢pr (sl.

Vrednost r¢pr torej in položaj svetlobne meje sta odvisna samo od lomnega količnika nzh proučevane tekočine, saj sta nst in a konstantni vrednosti v tej napravi.

Če poznamo nst, a in r¢pr, je mogoče izračunati nzh z uporabo formule (4.15). V praksi se za umerjanje skale refraktometra uporablja formula (4.15).

Na lestvici 9 (glej

riž. 4.11), vrednosti lomnega količnika za ld = 5893 Å so narisane na levi. Pred okularjem 10 - 11 je ploščica 8 z oznako (--).

S premikanjem okularja skupaj s ploščo 8 vzdolž skale je možno doseči poravnavo oznake z ločnico med temnim in svetlim vidnim poljem.

Razdelitev graduirane lestvice 9, ki sovpada z oznako, daje vrednost lomnega količnika nzh proučevane tekočine. Objektiv 6 in okular 10-11 tvorita teleskop.

Rotacijska prizma 7 spremeni potek žarka in ga usmeri v okular.

Zaradi disperzije stekla in proučevane tekočine se namesto jasne ločnice med temnimi in svetlimi polji pri opazovanju v beli svetlobi dobi mavrični trak. Da bi odpravili ta učinek, je kompenzator disperzije 5 nameščen pred lečo teleskopa. Glavni del kompenzatorja je prizma, ki je zlepljena iz treh prizem in se lahko vrti glede na os teleskopa.

Lomni koti prizme in njihov material so izbrani tako, da skoznje prehaja rumena svetloba z valovno dolžino ld = 5893 Å brez loma. Če je na poti barvnih žarkov nameščena kompenzacijska prizma, tako da je njena disperzija enaka velikosti, vendar nasprotna po znaku disperzije merilne prizme in tekočine, bo skupna disperzija enaka nič. V tem primeru se bo žarek svetlobnih žarkov zbral v beli žarek, katerega smer sovpada s smerjo omejevalnega rumenega žarka.

Tako se pri vrtenju kompenzacijske prizme barva barvnega odtenka izloči. Skupaj s prizmo 5 se razpršilni krak 12 vrti glede na fiksni kazalec (glej sliko 4.10). Rotacijski kot Z kraka omogoča presojo vrednosti povprečne disperzije preiskovane tekočine.

Številčna skala mora biti graduirana. Urnik je priložen namestitvi.

Delovni nalog

1. Dvignite prizmo 3, kanite 2-3 kapljice testne tekočine na površino prizme 4 in spustite prizmo 3 (glejte sliko 4.10).

3. Z uporabo okularnega namerjanja dosežete ostro sliko lestvice in vmesnika med vidnima poljema.

4. Z obračanjem ročaja 12 kompenzatorja 5 uničite barvno obarvanost vmesnika med vidnima poljema.

S premikanjem okularja po skali poravnajte oznako (—-) z robom temnega in svetlega polja in zabeležite vrednost indeksa tekočine.

6. Raziščite predlagani nabor tekočin in ocenite merilno napako.

7. Po vsaki meritvi površino prizem obrišite s filtrirnim papirjem, namočenim v destilirano vodo.

Kontrolna vprašanja

Možnost 1

Določite absolutni in relativni lomni količnik medija.

2. Nariši pot žarkov skozi vmesnik dveh medijev (n2> n1 in n2< n1).

3. Določite razmerje, ki povezuje lomni količnik n z debelino d in navidezno debelino d¢ plošče.

4. Naloga. Mejni kot popolnega notranjega odboja za neko snov je 30°.

Poiščite lomni količnik te snovi.

Odgovor: n=2.

Možnost 2

1. Kaj je pojav popolnega notranjega odboja?

2. Opišite zasnovo in princip delovanja refraktometra RL-2.

3. Pojasnite vlogo kompenzatorja v refraktometru.

4. Naloga. Žarnico spustimo iz središča okroglega splava na globino 10 m. Poiščite najmanjši polmer splava, medtem ko noben žarek žarnice ne sme doseči površine.

Odgovor: R = 11,3 m.

LOMNI KOLIČNIK, oz LOMNI KOEFICIENT, je abstraktno število, ki označuje lomno moč prosojnega medija. Lomni količnik je označen z latinsko črko π in je definiran kot razmerje med sinusom vpadnega kota in sinusom lomnega kota žarka, ki vstopa iz praznine v dani prozorni medij:

n = sin α/sin β = const ali kot razmerje med hitrostjo svetlobe v praznini in hitrostjo svetlobe v danem prosojnem mediju: n = c/νλ od praznine do danega prosojnega medija.

Lomni količnik velja za merilo optične gostote medija

Tako določen lomni količnik imenujemo absolutni lomni količnik, v nasprotju z relativnim lomnim količnikom.

e., prikazuje, kolikokrat se hitrost širjenja svetlobe upočasni, ko preide njen lomni količnik, ki je določen z razmerjem sinusa vpadnega kota in sinusa lomnega kota, ko žarek prehaja iz medija ena gostoto v medij druge gostote. Relativni lomni količnik je enak razmerju absolutnih lomnih količnikov: n = n2/n1, kjer sta n1 in n2 absolutna lomna količnika prvega in drugega medija.

Absolutni lomni količnik vseh teles - trdnih, tekočih in plinastih - je večji od ena in se giblje od 1 do 2 in le v redkih primerih preseže vrednost 2.

Lomni količnik je odvisen tako od lastnosti medija kot od valovne dolžine svetlobe in narašča z manjšanjem valovne dolžine.

Zato je črki p dodeljen indeks, ki označuje, na katero valovno dolžino se indikator nanaša.

LOMNI KOLIČNIK

Na primer, za steklo TF-1 je lomni količnik v rdečem delu spektra nC=1,64210, v vijoličnem delu pa nG’=1,67298.

Lomni količniki nekaterih prozornih teles

Zrak - 1,000292

Voda - 1,334

Eter - 1,358

Etilni alkohol - 1,363

Glicerin - 1, 473

Organsko steklo (pleksi steklo) - 1, 49

Benzen - 1,503

(Kronsko steklo - 1.5163

Jelka (kanadska), balzam 1,54

Težko kronsko steklo - 1, 61 26

Kremenčevo steklo - 1.6164

Ogljikov disulfid - 1,629

Stekleni težki kremen - 1, 64 75

Monobromonaftalen - 1,66

Steklo je najtežji kremen - 1,92

Diamant - 2,42

Razlika v lomnem količniku za različne dele spektra je vzrok za kromatizem, tj.

razpad bele svetlobe pri prehodu skozi lomne dele - leče, prizme itd.

Lab #41

Določanje lomnega količnika tekočin z refraktometrom

Namen dela: določitev lomnega količnika tekočin z metodo popolnega notranjega odboja z uporabo refraktometra. IRF-454B; preučevanje odvisnosti lomnega količnika raztopine od njegove koncentracije.

Opis namestitve

Ko se nemonokromatska svetloba lomi, se razgradi na sestavne barve v spekter.

Ta pojav je posledica odvisnosti lomnega količnika snovi od frekvence (valovne dolžine) svetlobe in se imenuje svetlobna disperzija.

Običajno je lomno moč medija označiti z lomnim količnikom pri valovni dolžini λ \u003d 589,3 nm (povprečje valovnih dolžin dveh tesnih rumenih črt v spektru natrijevih hlapov).

60. Katere metode za določanje koncentracije snovi v raztopini se uporabljajo pri atomski absorpcijski analizi?

Ta lomni količnik je označen nD.

Merilo variance je povprečna varianca, opredeljena kot razlika ( nF-nC), Kje nF je lomni količnik snovi pri valovni dolžini λ = 486,1 nm (modra črta v vodikovem spektru), nC je lomni količnik snovi λ - 656,3 nm (rdeča črta v spektru vodika).

Lom snovi je označen z vrednostjo relativne disperzije:
Priročniki običajno podajo recipročno vrednost relativne disperzije, tj.

e.
,Kje je disperzijski koeficient ali Abbejevo število.

Naprava za določanje lomnega količnika tekočin je sestavljena iz refraktometra IRF-454B z merilnimi mejami indikatorja; lomnost nD v območju od 1,2 do 1,7; testna tekočina, robčki za brisanje površin prizem.

Refraktometer IRF-454B je testni instrument, namenjen neposrednemu merjenju lomnega količnika tekočin, kot tudi za določanje povprečne disperzije tekočin v laboratoriju.

Načelo delovanja naprave IRF-454B ki temelji na pojavu popolnega notranjega odboja svetlobe.

Shematski diagram naprave je prikazan na sl. 1.

Preiskovana tekočina je postavljena med obe ploskvi prizme 1 in 2. Prizma 2 z dobro polirano ploskvijo AB meri, prizma 1 pa ima mat površino A1 IN1 - osvetlitev. Žarki iz svetlobnega vira padajo na rob A1 Z1 , lomijo se, padejo na mat površino A1 IN1 in razpršena po tej površini.

Nato gredo skozi plast preiskovane tekočine in padejo na površino. AB prizma 2.

Po lomnem zakonu
, Kje
in so lomni koti žarkov v tekočini oziroma prizmi.

Ko se vpadni kot poveča
lomni kot prav tako narašča in doseže največjo vrednost
, Kdaj
, T.

ko žarek v tekočini drsi po površini AB. torej
. Tako so žarki, ki izhajajo iz prizme 2, omejeni na določen kot
.

Žarki, ki prihajajo iz tekočine v prizmo 2 pod velikimi koti, so podvrženi popolnemu notranjemu odboju na vmesniku AB in ne gredo skozi prizmo.

Obravnavana naprava se uporablja za preučevanje tekočin, indeksa loma ki je manjši od lomnega količnika prizma 2, bodo torej žarki vseh smeri, lomljeni na meji tekočine in stekla, vstopili v prizmo.

Očitno bo del prizme, ki ustreza neprepustnim žarkom, zatemnjen. V teleskopu 4, ki se nahaja na poti žarkov, ki izhajajo iz prizme, lahko opazimo delitev vidnega polja na svetle in temne dele.

Z obračanjem sistema prizem 1-2 se meja med svetlim in temnim poljem združi s križem navojev okularja teleskopa. Sistem prizem 1-2 je povezan z lestvico, ki je kalibrirana na vrednosti lomnega količnika.

Lestvica se nahaja v spodnjem delu vidnega polja cevi in, ko je del vidnega polja združen s križem niti, daje ustrezno vrednost lomnega količnika tekočine. .

Zaradi disperzije bo vmesnik vidnega polja v beli svetlobi obarvan. Za odpravo obarvanosti, kot tudi za določitev povprečne disperzije preizkušane snovi, se uporablja kompenzator 3, ki ga sestavljata dva sistema zlepljenih direktnih prizm (Amicijeve prizme).

Prizme je mogoče istočasno vrteti v različnih smereh z uporabo natančne rotacijske mehanske naprave, s čimer se spremeni intrinzična disperzija kompenzatorja in odpravi obarvanost vidnega polja, opazovanega skozi optični sistem 4. Na kompenzator je povezan boben s skalo , ki določa parameter disperzije, ki omogoča izračun povprečne disperzijske snovi.

Delovni nalog

Napravo nastavite tako, da svetloba iz vira (žarnice) vstopi v osvetljevalno prizmo in enakomerno osvetli vidno polje.

2. Odprite merilno prizmo.

S stekleno paličico na njeno površino nakapamo nekaj kapljic vode in prizmo previdno zapremo. Vrzel med prizmami mora biti enakomerno zapolnjena s tanko plastjo vode (na to bodite še posebej pozorni).

Z vijakom naprave s skalo odpravimo obarvanost vidnega polja in dosežemo ostro mejo med svetlobo in senco. S pomočjo drugega vijaka ga poravnajte z referenčnim križem okularja naprave. Določite lomni količnik vode na skali okularja na tisočinko natančno.

Dobljene rezultate primerjaj z referenčnimi podatki za vodo. Če razlika med izmerjenim in tabeliranim lomnim količnikom ne presega ± 0,001, je bila meritev izvedena pravilno.

1. vaja

1. Pripravite raztopino kuhinjske soli ( NaCl) s koncentracijo blizu meje topnosti (na primer C = 200 g/liter).

Izmerite lomni količnik dobljene raztopine.

3. Z redčenjem raztopine za celo število krat dobimo odvisnost indikatorja; lom od koncentracije raztopine in izpolni tabelo. 1.

Tabela 1

telovadba. Kako samo z redčenjem dobiti koncentracijo raztopine, ki je enaka 3/4 največje (začetne)?

Graf odvisnosti parcele n=n(C). Nadaljnja obdelava eksperimentalnih podatkov naj poteka po navodilih učitelja.

Obdelava eksperimentalnih podatkov

a) Grafična metoda

Iz grafa določite naklon IN, ki bo v pogojih poskusa karakteriziral topljenec in topilo.

2. Z grafom določite koncentracijo raztopine NaCl poda laboratorijski asistent.

b) Analitska metoda

Izračunajte z najmanjšimi kvadrati A, IN in SB.

Glede na ugotovljene vrednosti A in IN določi povprečje
koncentracija raztopine NaCl poda laboratorijski asistent

Kontrolna vprašanja

disperzija svetlobe. Kakšna je razlika med normalno in nenormalno disperzijo?

2. Kaj je pojav popolnega notranjega odboja?

3. Zakaj je s to nastavitvijo nemogoče izmeriti lomni količnik tekočine, ki je večji od lomnega količnika prizme?

4. Zakaj ploskev prizme A1 IN1 narediti mat?

Degradacija, indeks

Psihološka enciklopedija

Način za oceno stopnje duševne degradacije! funkcije, izmerjene s testom Wexler-Bellevue. Indeks temelji na ugotovitvi, da stopnja razvitosti nekaterih sposobnosti, ki jih meri test, s starostjo upada, drugih pa ne.

Kazalo

Psihološka enciklopedija

- kazalo, register imen, nazivov itd. V psihologiji - digitalni indikator za kvantificiranje, karakterizacijo pojavov.

Od česa je odvisen lomni količnik snovi?

Kazalo

Psihološka enciklopedija

1. Najsplošnejši pomen: vse, kar se uporablja za označevanje, identifikacijo ali usmerjanje; navedbe, napisi, znaki ali simboli. 2. Formula ali številka, pogosto izražena kot faktor, ki prikazuje neko razmerje med vrednostmi ali meritvami ali med ...

Družabnost, Indeks

Psihološka enciklopedija

Lastnost, ki izraža družabnost osebe. Sociogram na primer poleg drugih meritev podaja oceno družabnosti različnih članov skupine.

Izbor, kazalo

Psihološka enciklopedija

Formula za ocenjevanje moči določenega testa ali testne postavke pri razlikovanju posameznikov drug od drugega.

Zanesljivost, indeks

Psihološka enciklopedija

Statistika, ki zagotavlja oceno korelacije med dejanskimi vrednostmi, pridobljenimi s testom, in teoretično pravilnimi vrednostmi.

Ta indeks je podan kot vrednost r, kjer je r izračunani varnostni faktor.

Učinkovitost napovedovanja, indeks

Psihološka enciklopedija

Merilo obsega, v katerem je mogoče znanje o eni spremenljivki uporabiti za napovedovanje druge spremenljivke, glede na to, da je korelacija teh spremenljivk znana. Običajno je v simbolni obliki to izraženo kot E, indeks pa je predstavljen kot 1 - ((...

Besede, kazalo

Psihološka enciklopedija

Splošni izraz za vsako sistematično pogostost pojavljanja besed v pisnem in/ali govorjenem jeziku.

Pogosto so takšni indeksi omejeni na specifična jezikovna področja, npr. učbeniki za prvi razred, interakcije med starši in otroki. Znane pa so ocene ...

Telesne strukture, Indeks

Psihološka enciklopedija

Telesna mera, ki jo je predlagal Eysenck na podlagi razmerja med višino in prsnim obsegom.

Tisti v "normalnem" območju so bili imenovani mezomorfi, tisti znotraj standardnega odklona ali nad povprečjem so bili imenovani leptomorfi, tisti znotraj standardnega odklona ali ...

NA PREDAVANJE №24

"INSTRUMENTALNE METODE ANALIZE"

REFRAKTOMETRIJA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev "Analitična kemija" 1983 246-251

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

REFRAKTOMETRIJA.

Refraktometrija je ena najpreprostejših fizikalnih analiznih metod, ki zahteva minimalno količino analita in se izvede v zelo kratkem času.

Refraktometrija- metoda, ki temelji na pojavu refrakcije ali refrakcije t.j.

sprememba smeri širjenja svetlobe pri prehodu iz enega medija v drugega.

Lom, kot tudi absorpcija svetlobe, je posledica njene interakcije z medijem.

Beseda refraktometrija pomeni razsežnost lom svetlobe, ki ga ocenjujemo z vrednostjo lomnega količnika.

Vrednost lomnega količnika n odvisno

1) o sestavi snovi in ​​sistemov,

2) od v kakšni koncentraciji ter katere molekule svetlobni žarek sreča svoji poti, saj

Pod delovanjem svetlobe se molekule različnih snovi polarizirajo na različne načine. Na tej odvisnosti temelji refraktometrična metoda.

Ta metoda ima številne prednosti, zaradi česar je našla široko uporabo tako v kemijskih raziskavah kot pri nadzoru tehnoloških procesov.

1) Merjenje lomnih količnikov je zelo preprost postopek, ki se izvaja natančno in z minimalnim vložkom časa in količine snovi.

2) Običajno refraktometri zagotavljajo do 10-odstotno natančnost pri določanju lomnega količnika svetlobe in vsebnosti analita

Metoda refraktometrije se uporablja za kontrolo pristnosti in čistosti, za identifikacijo posameznih snovi, za določanje zgradbe organskih in anorganskih spojin pri preučevanju raztopin.

Refraktometrija se uporablja za določanje sestave dvokomponentnih raztopin in za trojne sisteme.

Fizične osnove metode

REFRAKCIJSKI INDIKATOR.

Odklon svetlobnega žarka od prvotne smeri pri prehodu iz enega medija v drugega je tem večji, čim večja je razlika v hitrostih širjenja svetlobe v dveh

teh okoljih.

Razmislite o lomu svetlobnega žarka na meji poljubnih dveh prozornih medijev I in II (glej sliko 1).

Riž.). Strinjamo se, da ima medij II večjo lomno moč in zato n1 in n2- prikazuje lomnost ustreznih medijev. Če medij I ni niti vakuum niti zrak, bo razmerje sin vpadnega kota svetlobnega žarka proti sin lomnega kota dalo vrednost relativnega lomnega količnika n rel. Vrednost n rel.

Kakšen je lomni količnik stekla? In kdaj je treba vedeti?

lahko opredelimo tudi kot razmerje lomnih količnikov obravnavanega medija.

nrel. = —— = —

Vrednost lomnega količnika je odvisna od

1) narava snovi

Naravo snovi v tem primeru določa stopnja deformabilnosti njenih molekul pod vplivom svetlobe - stopnja polarizabilnosti.

Intenzivnejša kot je polarizabilnost, močnejši je lom svetlobe.

2)valovna dolžina vpadne svetlobe

Meritev lomnega količnika se izvede pri valovni dolžini svetlobe 589,3 nm (linija D natrijevega spektra).

Odvisnost lomnega količnika od valovne dolžine svetlobe imenujemo disperzija.

Krajša kot je valovna dolžina, večji je lom. Zato se žarki različnih valovnih dolžin različno lomijo.

3)temperaturo pri katerem se izvaja meritev. Predpogoj za določitev lomnega količnika je skladnost s temperaturnim režimom. Običajno se določanje izvaja pri 20±0,30C.

Z naraščanjem temperature se lomni količnik zmanjšuje, z nižanjem temperature pa narašča..

Popravek temperature se izračuna po naslednji formuli:

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

nt- adijo lomni količnik pri dani temperaturi,

n20 - lomni količnik pri 200С

Vpliv temperature na vrednosti lomnih količnikov plinov in tekočin je povezan z vrednostmi njihovih koeficientov volumetričnega raztezanja.

Prostornina vseh plinov in tekočin se pri segrevanju poveča, gostota se zmanjša in posledično se indikator zmanjša

Lomni količnik, izmerjen pri 20 °C in svetlobni valovni dolžini 589,3 nm, je označen z indeksom nD20

Odvisnost lomnega količnika homogenega dvokomponentnega sistema od njegovega stanja se eksperimentalno ugotovi z določitvijo lomnega količnika za številne standardne sisteme (na primer raztopine), katerih vsebnost komponent je znana.

4) koncentracija snovi v raztopini.

Za številne vodne raztopine snovi so bili lomni količniki pri različnih koncentracijah in temperaturah zanesljivo izmerjeni in v teh primerih je mogoče uporabiti referenčne podatke. refraktometrične mize.

Praksa kaže, da ko vsebnost raztopljene snovi ne presega 10-20%, je skupaj z grafično metodo v zelo mnogih primerih mogoče uporabiti linearna enačba, kot je:

n=ne+FC,

n- lomni količnik raztopine,

št je lomni količnik čistega topila,

C— koncentracija raztopljene snovi, %

F-empirični koeficient, katerega vrednost se najde

z določanjem lomnih količnikov raztopin znane koncentracije.

REFRAKTOMETRI.

Refraktometri so naprave, ki se uporabljajo za merjenje lomnega količnika.

Obstajata dve vrsti teh instrumentov: refraktometer tipa Abbe in tip Pulfrich. Tako pri tistih kot pri drugih meritve temeljijo na določanju velikosti mejnega lomnega kota. V praksi se uporabljajo refraktometri različnih sistemov: laboratorijski-RL, univerzalni RLU itd.

Indeks loma destilirane vode n0 = 1,33299, v praksi se ta indikator vzame kot referenca kot n0 =1,333.

Načelo delovanja refraktometrov temelji na določanju lomnega količnika z metodo mejnega kota (kot popolnega odboja svetlobe).

Ročni refraktometer

Refraktometer Abbe

Pri reševanju problemov v optiki je pogosto potrebno poznati lomni količnik stekla, vode ali druge snovi. Poleg tega so lahko v različnih situacijah vključene tako absolutne kot relativne vrednosti te količine.

Dve vrsti lomnega količnika

Najprej o tem, kaj ta številka kaže: kako ta ali oni prozorni medij spreminja smer širjenja svetlobe. Poleg tega lahko elektromagnetno valovanje izvira iz vakuuma in takrat se bo lomni količnik stekla ali druge snovi imenoval absoluten. V večini primerov je njegova vrednost v območju od 1 do 2. Le v zelo redkih primerih je lomni količnik večji od dveh.

Če je pred predmetom medij gostejši od vakuuma, potem govorimo o relativni vrednosti. In izračuna se kot razmerje dveh absolutnih vrednosti. Na primer, relativni lomni količnik vodnega stekla bo enak kvocientu absolutnih vrednosti za steklo in vodo.

V vsakem primeru je označena z latinsko črko "en" - n. Ta vrednost je pridobljena z deljenjem istoimenskih vrednosti med seboj, zato je preprosto koeficient, ki nima imena.

Kakšna je formula za izračun lomnega količnika?

Če vpadni kot vzamemo kot "alfa", lomni kot pa označimo kot "beta", potem je formula za absolutno vrednost lomnega količnika videti takole: n = sin α / sin β. V literaturi v angleškem jeziku lahko pogosto najdete drugačno oznako. Ko je vpadni kot i, lomni kot pa r.

Obstaja še ena formula za izračun lomnega količnika svetlobe v steklu in drugih prozornih medijih. Povezana je s hitrostjo svetlobe v vakuumu in z njo, vendar že v obravnavani snovi.

Potem je videti takole: n = c/νλ. Tukaj je c hitrost svetlobe v vakuumu, ν njena hitrost v prozornem mediju, λ pa valovna dolžina.

Od česa je odvisen lomni količnik?

Določena je s hitrostjo, s katero se svetloba širi v obravnavanem mediju. Zrak je v tem pogledu zelo blizu vakuumu, zato svetlobni valovi, ki se v njem širijo, praktično ne odstopajo od svoje prvotne smeri. Če torej določimo lomni količnik steklo-zrak ali kakšno drugo snov, ki meji na zrak, potem slednjega pogojno vzamemo za vakuum.

Vsak drug medij ima svoje značilnosti. Imajo različne gostote, imajo svojo temperaturo, pa tudi elastične napetosti. Vse to vpliva na rezultat loma svetlobe s snovjo.

Ne nazadnje vlogo pri spreminjanju smeri širjenja valov igrajo značilnosti svetlobe. Bela svetloba je sestavljena iz številnih barv, od rdeče do vijolične. Vsak del spektra se lomi na svoj način. Poleg tega bo vrednost indikatorja za valovanje rdečega dela spektra vedno manjša od vrednosti preostalega. Na primer, lomni količnik stekla TF-1 se spreminja od 1,6421 do 1,67298 oziroma od rdečega do vijoličnega dela spektra.

Primer vrednosti za različne snovi

Tukaj so vrednosti absolutnih vrednosti, to je lomnega količnika, ko gre žarek iz vakuuma (ki je enakovreden zraku) skozi drugo snov.

Te številke bodo potrebne, če je treba določiti lomni količnik stekla glede na druge medije.

Katere druge količine se uporabljajo pri reševanju nalog?

Popolni odsev. Nastane pri prehodu svetlobe iz gostejšega medija v manj gostega. Tukaj pri določeni vrednosti vpadnega kota pride do loma pod pravim kotom. To pomeni, da žarek drsi vzdolž meje dveh medijev.

Mejni kot popolnega odboja je njegova najmanjša vrednost, pri kateri svetloba ne uhaja v manj gost medij. Manj kot to - pride do loma in bolj - do odboja v isti medij, iz katerega se je svetloba premaknila.

Naloga #1

Pogoj. Lomni količnik stekla je 1,52. Določiti je treba mejni kot, pri katerem se svetloba popolnoma odbija od meje med površinami: steklo z zrakom, voda z zrakom, steklo z vodo.

Uporabiti boste morali podatke o lomnem količniku za vodo iz tabele. Za zrak je enaka enoti.

Rešitev v vseh treh primerih se zmanjša na izračune po formuli:

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, kjer se n 2 nanaša na medij, iz katerega se svetloba širi, n 1 pa kamor prodira.

Črka α 0 označuje mejni kot. Vrednost kota β je 90 stopinj. To pomeni, da bo njegov sinus enota.

Za prvi primer: sin α 0 = 1 /n stekla, potem je mejni kot enak arksinusu 1 /n stekla. 1/1,52 = 0,6579. Kot je 41,14º.

V drugem primeru morate pri določanju arkusina nadomestiti vrednost lomnega količnika vode. Delež 1 / n vode bo imel vrednost 1 / 1,33 \u003d 0, 7519. To je arksinus kota 48,75º.

Tretji primer je opisan z razmerjem n vode in n stekla. Arkus sinus bo treba izračunati za ulomek: 1,33 / 1,52, to je število 0,875. Vrednost mejnega kota najdemo z njegovim arksinusom: 61,05º.

Odgovor: 41,14º, 48,75º, 61,05º.

Naloga št. 2

Pogoj. V posodo, napolnjeno z vodo, potopimo stekleno prizmo. Njegov lomni količnik je 1,5. Prizma temelji na pravokotnem trikotniku. Večja noga se nahaja pravokotno na dno, druga pa je vzporedna z njo. Svetlobni žarek normalno vpada na zgornjo ploskev prizme. Kolikšen mora biti najmanjši kot med vodoravnim krakom in hipotenuzo, da svetloba doseže krak, ki je pravokoten na dno posode, in izstopi iz prizme?

Da bi žarek zapustil prizmo na opisani način, mora pasti pod mejnim kotom na notranjo ploskev (tisto, ki je hipotenuza trikotnika v preseku prizme). S konstrukcijo se ta mejni kot izkaže za enak zahtevanemu kotu pravokotnega trikotnika. Iz zakona o lomu svetlobe se izkaže, da je sinus mejnega kota, deljen s sinusom 90 stopinj, enak razmerju dveh lomnih količnikov: vode in stekla.

Izračuni vodijo do takšne vrednosti za mejni kot: 62º30´.