Pereikime prie išsamesnio lūžio rodiklio, kurį mes įvedėme § 81 formuluodami lūžio dėsnį, svarstymą.

Lūžio rodiklis priklauso nuo optinių savybių ir terpės, iš kurios spindulys krinta, ir nuo terpės, į kurią jis prasiskverbia. Lūžio rodiklis, gaunamas, kai šviesa iš vakuumo patenka į terpę, vadinamas absoliučiu šios terpės lūžio rodikliu.

Ryžiai. 184. Dviejų terpių santykinis lūžio rodiklis:

Tegul pirmosios terpės absoliutus lūžio rodiklis yra, o antrosios terpės - . Atsižvelgdami į lūžį ties pirmosios ir antrosios terpės riba, įsitikiname, kad lūžio rodiklis pereinant iš pirmosios terpės į antrąją, vadinamasis santykinis lūžio rodiklis, yra lygus absoliučių lūžio rodiklių santykiui. antroji ir pirmoji laikmena:

(184 pav.). Priešingai, pereinant iš antrosios terpės į pirmąją, turime santykinį lūžio rodiklį

Nustatytas ryšys tarp santykinio dviejų terpių lūžio rodiklio ir jų absoliučių lūžio rodiklių taip pat gali būti išvestas teoriškai, be naujų eksperimentų, kaip tai galima padaryti su grįžtamumo dėsniu (§82).

Teigiama, kad terpė su didesniu lūžio rodikliu yra optiškai tankesnė. Paprastai matuojamas įvairių terpių lūžio rodiklis oro atžvilgiu. Absoliutus oro lūžio rodiklis yra. Taigi, bet kurios terpės absoliutus lūžio rodiklis yra susietas su jos lūžio rodikliu oro atžvilgiu pagal formulę

6 lentelė. Įvairių medžiagų lūžio rodiklis oro atžvilgiu

Lūžio rodiklis priklauso nuo šviesos bangos ilgio, tai yra nuo jos spalvos. Skirtingos spalvos atitinka skirtingus lūžio rodiklius. Šis reiškinys, vadinamas dispersija, atlieka svarbų vaidmenį optikoje. Šį reiškinį ne kartą nagrinėsime vėlesniuose skyriuose. Lentelėje pateikti duomenys. 6, nurodykite geltoną šviesą.

Įdomu pastebėti, kad atspindžio dėsnį galima formaliai parašyti ta pačia forma kaip ir lūžio dėsnį. Prisiminkite, kad sutarėme visada matuoti kampus nuo statmenos atitinkamam spinduliui. Todėl kritimo kampą ir atspindžio kampą turime laikyti priešingais ženklais, t.y. atspindžio dėsnį galima parašyti kaip

Palyginus (83.4) su lūžio dėsniu, matome, kad atspindžio dėsnį galima laikyti specialiu lūžio dėsnio atveju. Šis formalus atspindžio ir lūžio dėsnių panašumas yra labai naudingas sprendžiant praktines problemas.

Ankstesniame pristatyme lūžio rodiklis turėjo terpės konstantos reikšmę, nepriklausomą nuo per ją praeinančios šviesos intensyvumo. Toks lūžio rodiklio aiškinimas yra gana natūralus, tačiau esant dideliam spinduliavimo intensyvumui, pasiekiamam naudojant šiuolaikinius lazerius, jis nėra pagrįstas. Terpės, per kurią praeina stipri šviesos spinduliuotė, savybės šiuo atveju priklauso nuo jos intensyvumo. Kaip sakoma, terpė tampa nelinijinė. Terpės netiesiškumas ypač pasireiškia tuo, kad didelio intensyvumo šviesos banga keičia lūžio rodiklį. Lūžio rodiklio priklausomybė nuo spinduliuotės intensyvumo turi formą

Čia yra įprastas lūžio rodiklis, a yra netiesinis lūžio rodiklis ir yra proporcingumo koeficientas. Papildomas šios formulės terminas gali būti teigiamas arba neigiamas.

Santykiniai lūžio rodiklio pokyčiai yra palyginti nedideli. Netiesiniam lūžio rodikliui . Tačiau pastebimi ir tokie nedideli lūžio rodiklio pokyčiai: jie pasireiškia savotišku šviesos savaiminio fokusavimo reiškiniu.

Apsvarstykite terpę su teigiamu netiesiniu lūžio rodikliu. Šiuo atveju padidinto šviesos intensyvumo sritys yra vienalaikės padidėjusio lūžio rodiklio sritys. Paprastai tikrosios lazerio spinduliuotės intensyvumo pasiskirstymas per pluošto skerspjūvį yra netolygus: intensyvumas yra didžiausias išilgai ašies ir sklandžiai mažėja link spindulio kraštų, kaip parodyta Fig. 185 kietosios kreivės. Panašus pasiskirstymas taip pat apibūdina lūžio rodiklio pokytį per ląstelės skerspjūvį su netiesine terpe, kurios ašimi sklinda lazerio spindulys. Lūžio rodiklis, kuris didžiausias išilgai ląstelės ašies, palaipsniui mažėja link jos sienelių (185 pav. brūkšninės kreivės).

Iš lazerio lygiagrečiai ašiai išeinantis spindulių spindulys, patenkantis į kintamo lūžio rodiklio terpę, nukreipiamas ta kryptimi, kur jis didesnis. Todėl padidėjęs intensyvumas šalia OSP ląstelės lemia šviesos spindulių koncentraciją šioje srityje, kuri schematiškai parodyta skerspjūviuose ir 1 pav. 185, ir tai lemia dar didesnį . Galiausiai efektyvusis šviesos pluošto, einančio per netiesinę terpę, skerspjūvis žymiai sumažėja. Šviesa praeina tarsi siauru kanalu su padidintu lūžio rodikliu. Taigi lazerio spindulys susiaurėja, o netiesinė terpė veikia kaip susiliejantis lęšis, veikiant intensyviai spinduliuotei. Šis reiškinys vadinamas fokusavimu į save. Tai galima pastebėti, pavyzdžiui, skystame nitrobenzene.

Ryžiai. 185. Spinduliuotės intensyvumo ir lūžio rodiklio pasiskirstymas per lazerio spindulių pluošto skerspjūvį prie įėjimo į kiuvetę (a), prie įvesties galo (), viduryje (), šalia kiuvetės išėjimo galo ( )

Skaidrių kietųjų medžiagų lūžio rodiklio nustatymas

Ir skysčių

Instrumentai ir priedai: mikroskopas su šviesos filtru, plokštuma lygiagreti plokštė su AB ženklu kryželio pavidalu; refraktometro prekės ženklas "RL"; skysčių rinkinys.

Tikslas: nustatyti stiklo ir skysčių lūžio rodiklius.

Stiklo lūžio rodiklio nustatymas mikroskopu

Skaidrios kietos medžiagos lūžio rodikliui nustatyti naudojama iš šios medžiagos pagaminta plokštuma lygiagreti plokštė su ženklu.

Ženklas susideda iš dviejų vienas kitą statmenų įbrėžimų, iš kurių vienas (A) dedamas ant dugno, o antrasis (B) – ant viršutinio plokštės paviršiaus. Plokštelė apšviečiama monochromatine šviesa ir tiriama mikroskopu. Ant
ryžių. 4.7 pavaizduota tiriamos plokštės pjūvis vertikalia plokštuma.

Spinduliai AD ir AE po lūžio stiklo ir oro sąsajoje eina kryptimis DD1 ir EE1 ir patenka į mikroskopo objektyvą.

Stebėtojas, žiūrintis į plokštę iš viršaus, mato tašką A spindulių DD1 ir EE1 tęsinio sankirtoje, t.y. taške C.

Taigi taškas A taške C esančiam stebėtojui atrodo. Raskime ryšį tarp plokštės medžiagos lūžio rodiklio n, storio d ir tariamojo plokštės storio d1.

4.7 matyti, kad VD \u003d BCtgi, BD \u003d ABtgr, iš kur

tgi/tgr = AB/BC,

čia AB = d yra plokštės storis; BC = d1 tariamasis plokštės storis.

Jei kampai i ir r yra maži, tada

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

tie. Sini/Sinr = d/d1.

Atsižvelgdami į šviesos lūžio dėsnį, gauname

D/d1 matavimas atliekamas naudojant mikroskopą.

Mikroskopo optinė schema susideda iš dviejų sistemų: stebėjimo sistemos, kurią sudaro vamzdyje sumontuotas objektyvas ir okuliaras, bei apšvietimo sistemos, susidedančios iš veidrodžio ir nuimamo šviesos filtro. Vaizdo fokusavimas atliekamas sukant rankenas, esančias abiejose vamzdelio pusėse.

Ant dešinės rankenos ašies yra diskas su galūnių skale.

Rodmenys b ant galūnės, palyginti su fiksuota rodykle, nustato atstumą h nuo objektyvo iki mikroskopo stadijos:

Koeficientas k rodo, į kokį aukštį pasislenka mikroskopo vamzdis, kai rankena pasukama 1°.

Objektyvo skersmuo šioje sąrankoje yra mažas, palyginti su atstumu h, todėl atokiausias spindulys, patenkantis į objektyvą, sudaro nedidelį kampą i su mikroskopo optine ašimi.

Šviesos lūžio kampas r plokštelėje yra mažesnis už kampą i, t.y. taip pat yra mažas, o tai atitinka sąlygą (4.5).

Darbo tvarka

1. Padėkite plokštelę ant mikroskopo scenos taip, kad smūgių A ir B susikirtimo taškas (žr.

Lūžio rodiklis

4.7) buvo regėjimo lauke.

2. Pasukite kėlimo mechanizmo rankeną, kad pakeltumėte vamzdį į aukščiausią padėtį.

3. Žiūrėdami į okuliarą, lėtai nuleiskite mikroskopo vamzdelį, sukdami rankenėlę, kol matymo lauke atsiras aiškus įbrėžimo B vaizdas, uždėtas viršutiniame plokštelės paviršiuje. Užrašykite galūnės indikaciją b1, kuri yra proporcinga atstumui h1 nuo mikroskopo objektyvo iki viršutinio plokštelės krašto: h1 = kb1 (1 pav.).

4. Toliau sklandžiai nuleiskite vamzdelį, kol susidarys aiškus įbrėžimo A vaizdas, kuris atrodo taške C esančiam stebėtojui. Užrašykite naują limbuso rodmenį b2. Atstumas h1 nuo objektyvo iki viršutinio plokštės paviršiaus yra proporcingas b2:
h2 = kb2 (4.8 pav., b).

Atstumai nuo taškų B ir C iki objektyvo yra vienodi, nes stebėtojas juos mato vienodai aiškiai.

Vamzdžio poslinkis h1-h2 lygus tariamam plokštės storiui (1 pav.).

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

5. Išmatuokite plokštelės storį d brūkšnių sankirtoje. Norėdami tai padaryti, po bandymo plokštele 1 (4.9 pav.) padėkite papildomą stiklo plokštelę 2 ir nuleiskite mikroskopo vamzdelį, kol lęšis palies (šiek tiek) bandymo plokštelę. Atkreipkite dėmesį į galūnės indikaciją a1. Nuimkite tiriamą plokštelę ir nuleiskite mikroskopo vamzdelį, kol objektyvas palies plokštelę 2.

Pastabos nuoroda a2.

Tuo pačiu metu mikroskopo objektyvas nukris iki aukščio, lygaus tiriamos plokštelės storiui, t.y.

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

6. Pagal formulę apskaičiuokite plokštės medžiagos lūžio rodiklį

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

7. Pakartokite visus aukščiau nurodytus matavimus 3-5 kartus, apskaičiuokite vidutinę reikšmę n, absoliučiąsias ir santykines paklaidas rn ir rn/n.

Skysčių lūžio rodiklio nustatymas refraktometru

Prietaisai, naudojami lūžio rodikliams nustatyti, vadinami refraktometrais.

Bendras RL refraktometro vaizdas ir optinė schema parodyta fig. 4.10 ir 4.11.

Skysčių lūžio rodiklio matavimas naudojant RL refraktometrą pagrįstas šviesos lūžio reiškiniu, perėjusiu per sąsają tarp dviejų terpių su skirtingais lūžio rodikliais.

Šviesos spindulys (pav.

4.11) iš šaltinio 1 (kaitinamosios lempos arba išsklaidytos dienos šviesos) veidrodžio 2 pagalba pro prietaiso korpuse esantį langą nukreipiama į dvigubą prizmę, susidedančią iš prizmių 3 ir 4, kurios pagamintos iš stiklo su lūžio rodikliu iš 1.540.

Viršutinės apšvietimo prizmės 3 paviršius AA (pav.

4.12, a) yra matinis ir skirtas apšviesti skystį išsklaidyta šviesa, nusėdusia plonu sluoksniu tarpe tarp prizmių 3 ir 4. Matinio paviršiaus 3 išsklaidyta šviesa praeina pro lygiagretų tiriamojo skysčio sluoksnį. ir krenta ant apatinės prizmės sprogmens įstrižainės pusės 4 pagal skirtingus
kampai i svyruoja nuo nulio iki 90°.

Kad būtų išvengta visiško vidinio šviesos atspindžio ant sprogstamojo paviršiaus reiškinio, tiriamojo skysčio lūžio rodiklis turi būti mažesnis už prizmės 4 stiklo lūžio rodiklį, t.y.

mažiau nei 1540.

Šviesos spindulys, kurio kritimo kampas yra 90°, vadinamas slystančiu spinduliu.

Stumdomas pluoštas, lūžęs skysto stiklo sąsajoje, eis į prizmę 4 esant ribiniam lūžio kampui r ir tt< 90о.

Slenkančio pluošto lūžimas taške D (žr. 4.12 pav., a) atitinka dėsnį

nst / nzh \u003d sinipr / sinrpr (4.11)

arba nzh = nstsinrpr, (4.12)

nes sinipr = 1.

4 prizmės paviršiuje BC šviesos spinduliai vėl lūžta ir tada

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

kur a yra prizmės lūžimo spindulys 4.

Kartu išspręsdami (4.12), (4.13), (4.14) lygčių sistemą, galime gauti formulę, susiejančią tiriamo skysčio lūžio rodiklį nzh su spindulio, išlindusio iš pluošto, ribiniu lūžio kampu r'pr. 4 prizmė:

Jei spindulių, išeinančių iš prizmės 4, kelyje yra taškinis taikiklis, tada apatinė jo matymo lauko dalis bus apšviesta, o viršutinė – tamsi. Sąsają tarp šviesių ir tamsių laukų sudaro spinduliai su ribiniu lūžio kampu r¢pr. Šioje sistemoje nėra spindulių, kurių lūžio kampas mažesnis nei r¢pr (1 ​​pav.).

Taigi r¢pr reikšmė ir chiaroscuro ribos padėtis priklauso tik nuo tiriamo skysčio lūžio rodiklio nzh, nes nst ir a yra pastovios šio prietaiso vertės.

Žinant nst, a ir r¢pr, nzh galima apskaičiuoti naudojant (4.15) formulę. Praktikoje refraktometro skalei kalibruoti naudojama formulė (4.15).

9 skalėje (žr

ryžių. 4.11), lūžio rodiklio reikšmės, kai ld = 5893 Å, pavaizduotos kairėje pusėje. Prieš okuliarą 10 - 11 yra plokštelė 8 su ženklu (--).

Perkeliant okuliarą kartu su plokšte 8 išilgai skalės, galima pasiekti, kad ženklas sulygiuotų su skiriamąja linija tarp tamsaus ir šviesaus matymo laukų.

Graduuotos skalės 9 padalijimas, sutampantis su ženklu, suteikia tiriamo skysčio lūžio rodiklio nzh reikšmę. 6 objektyvas ir okuliaras 10-11 sudaro teleskopą.

Sukamoji prizmė 7 keičia spindulio eigą, nukreipdama jį į okuliarą.

Dėl stiklo ir tiriamo skysčio dispersijos, vietoje aiškios skiriamosios linijos tarp tamsių ir šviesių laukų, stebint baltoje šviesoje, gaunama vaivorykštė juostelė. Siekiant pašalinti šį efektą, dispersijos kompensatorius 5 yra sumontuotas prieš teleskopo objektyvą. Pagrindinė kompensatoriaus dalis – prizmė, suklijuota iš trijų prizmių ir galinti suktis teleskopo ašies atžvilgiu.

Prizmės ir jų medžiagos lūžio kampai parenkami taip, kad geltona šviesa, kurios bangos ilgis ld = 5893 Å praeitų pro juos be lūžio. Jei spalvotų spindulių kelyje įrengiama kompensacinė prizmė taip, kad jos sklaida būtų vienodo dydžio, bet priešinga ženklu matavimo prizmės ir skysčio sklaidai, tada bendra dispersija bus lygi nuliui. Šiuo atveju šviesos spindulių spindulys susiburs į baltą spindulį, kurio kryptis sutampa su ribojančio geltono pluošto kryptimi.

Taigi, kai kompensacinė prizmė sukasi, spalvos atspalvio spalva išnyksta. Kartu su prizme 5 dispersinė atšaka 12 sukasi fiksuotos rodyklės atžvilgiu (žr. 4.10 pav.). Galūnės sukimosi kampas Z leidžia spręsti apie tiriamo skysčio vidutinės dispersijos reikšmę.

Rinkimo skalė turi būti sugraduota. Tvarkaraštis pridedamas prie įrengimo.

Darbo tvarka

1. Pakelkite prizmę 3, užlašinkite 2-3 lašus tiriamojo skysčio ant prizmės 4 paviršiaus ir nuleiskite prizmę 3 (žr. 4.10 pav.).

3. Naudodami okuliarinį taikymą, pasiekite ryškų mastelio vaizdą ir sąsają tarp matymo laukų.

4. Sukdami kompensatoriaus 5 rankenėlę 12, sunaikinkite spalvotą sąsajos tarp regėjimo laukų spalvą.

Judindami okuliarą išilgai skalės, sulygiuokite ženklą (--) su tamsių ir šviesių laukų kraštais ir užrašykite skysčio indekso reikšmę.

6. Ištirti siūlomą skysčių rinkinį ir įvertinti matavimo paklaidą.

7. Po kiekvieno matavimo prizmių paviršių nuvalykite filtravimo popieriumi, suvilgytu distiliuotame vandenyje.

testo klausimai

1 variantas

Apibrėžkite terpės absoliučiuosius ir santykinius lūžio rodiklius.

2. Nubrėžkite spindulių kelią per dviejų laikmenų sąsają (n2> n1 ir n2< n1).

3. Raskite ryšį, susiejantį lūžio rodiklį n su plokštės storiu d ir tariamu storiu d¢.

4. Užduotis. Kai kurios medžiagos bendro vidinio atspindžio ribinis kampas yra 30°.

Raskite šios medžiagos lūžio rodiklį.

Atsakymas: n=2.

2 variantas

1. Koks yra visiško vidinio atspindžio fenomenas?

2. Apibūdinkite refraktometro RL-2 konstrukciją ir veikimo principą.

3. Paaiškinkite kompensatoriaus vaidmenį refraktometre.

4. Užduotis. Iš apvalaus plausto centro į 10 m gylį nuleidžiama lemputė. Raskite mažiausią plausto spindulį, o paviršių neturėtų pasiekti nė vienas lemputės spindulys.

Atsakymas: R = 11,3 m.

LŪŽIO RODIKLIS, arba LŪGIO KOEFICIENTAS, yra abstraktus skaičius, apibūdinantis skaidrios terpės lūžio galią. Lūžio rodiklis žymimas lotyniška raide π ir apibrėžiamas kaip spindulio, patenkančio iš tuštumos į tam tikrą skaidrią terpę, kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis:

n = sin α/sin β = const arba kaip šviesos greičio tuštumoje ir šviesos greičio tam tikroje skaidrioje terpėje santykis: n = c/νλ nuo tuštumos iki nurodytos skaidrios terpės.

Lūžio rodiklis laikomas terpės optinio tankio matu

Tokiu būdu nustatytas lūžio rodiklis vadinamas absoliučiu lūžio rodikliu, priešingai nei santykinis lūžio rodiklis.

e. rodo, kiek kartų sulėtėja šviesos sklidimo greitis, kai praeina jos lūžio rodiklis, kuris nustatomas pagal kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykį, kai pluoštas sklinda iš terpės tankį į kito tankio terpę. Santykinis lūžio rodiklis lygus absoliučių lūžio rodiklių santykiui: n = n2/n1, kur n1 ir n2 yra pirmosios ir antrosios terpės absoliutieji lūžio rodikliai.

Visų kūnų – kietųjų, skystųjų ir dujinių – absoliutus lūžio rodiklis yra didesnis už vieną ir svyruoja nuo 1 iki 2, tik retais atvejais viršija 2 reikšmę.

Lūžio rodiklis priklauso tiek nuo terpės savybių, tiek nuo šviesos bangos ilgio ir didėja mažėjant bangos ilgiui.

Todėl raidei p priskiriamas indeksas, nurodantis, į kurį bangos ilgį nurodo indikatorius.

LŪŽIO RODIKLIS

Pavyzdžiui, TF-1 stiklui lūžio rodiklis raudonojoje spektro dalyje yra nC=1,64210, o violetinėje dalyje nG’=1,67298.

Kai kurių skaidrių kūnų lūžio rodikliai

Oras - 1,000292

Vanduo - 1,334

Eteris – 1 358

Etilo alkoholis - 1,363

Glicerinas - 1 473

Organinis stiklas (plexiglass) - 1, 49

benzenas – 1,503

(Karūnos stiklas - 1,5163

Eglė (Kanados), balzamas 1,54

Sunkus vainiko stiklas - 1, 61 26

Titnago stiklas - 1,6164

Anglies disulfidas - 1,629

Stiklas sunkus titnagas - 1, 64 75

Monobromonaftalenas - 1,66

Stiklas yra sunkiausias titnagas – 1,92

Deimantas - 2,42

Skirtingų spektro dalių lūžio rodiklio skirtumas yra chromatizmo priežastis, t.y.

baltos šviesos skilimas, kai ji praeina pro lūžtančias dalis – lęšius, prizmes ir kt.

41 laboratorija

Skysčių lūžio rodiklio nustatymas refraktometru

Darbo tikslas: skysčių lūžio rodiklio nustatymas viso vidinio atspindžio metodu naudojant refraktometrą IRF-454B; tirpalo lūžio rodiklio priklausomybės nuo jo koncentracijos tyrimas.

Montavimo aprašymas

Kai nemonochromatinė šviesa lūžta, ji suskaidoma į komponentines spalvas į spektrą.

Šis reiškinys atsiranda dėl medžiagos lūžio rodiklio priklausomybės nuo šviesos dažnio (bangos ilgio) ir vadinamas šviesos dispersija.

Įprasta terpės lūžio galią apibūdinti lūžio rodikliu esant bangos ilgiui λ \u003d 589,3 nm (dviejų artimų geltonų linijų bangos ilgių vidurkis natrio garų spektre).

60. Kokie medžiagų koncentracijos tirpale nustatymo metodai naudojami atominės absorbcijos analizėje?

Šis lūžio rodiklis yra pažymėtas nD.

Dispersijos matas yra vidutinė dispersija, apibrėžiama kaip skirtumas ( nF-nC), kur nF yra medžiagos lūžio rodiklis esant bangos ilgiui λ = 486,1 nm (mėlyna linija vandenilio spektre), nC yra medžiagos lūžio rodiklis λ - 656,3 nm (raudona linija vandenilio spektre).

Medžiagos lūžis apibūdinamas santykinės dispersijos reikšme: Žymuose dažniausiai nurodomas santykinės dispersijos atvirkštinis dydis, t.y.

e., kur yra dispersijos koeficientas arba Abbe skaičius.

Skysčių lūžio rodiklio nustatymo aparatą sudaro refraktometras IRF-454B su indikatoriaus matavimo ribomis; refrakcija nD intervale nuo 1,2 iki 1,7; bandomasis skystis, servetėlės ​​prizmių paviršiams šluostyti.

Refraktometras IRF-454B yra tyrimo prietaisas, skirtas tiesiogiai matuoti skysčių lūžio rodiklį, taip pat nustatyti vidutinę skysčių dispersiją laboratorijoje.

Prietaiso veikimo principas IRF-454B remiantis visiško vidinio šviesos atspindžio reiškiniu.

Prietaiso schema parodyta fig. vienas.

Tiriamas skystis dedamas tarp dviejų prizmės 1 ir 2 paviršių. Prizmė 2 gerai nupoliruotu paviršiumi. AB yra matuojamas, o prizmė 1 turi matinį paviršių BET1 AT1 - apšvietimas. Šviesos šaltinio spinduliai krenta ant krašto BET1 NUO1 , lūžti, kristi ant matinio paviršiaus BET1 AT1 ir išsibarstę šiuo paviršiumi.

Tada jie praeina per tiriamo skysčio sluoksnį ir krenta ant paviršiaus. AB prizmė 2.

Pagal lūžio dėsnį, kur ir yra atitinkamai skysčio ir prizmės spindulių lūžio kampai.

Didėjant kritimo kampui, lūžio kampas taip pat didėja ir pasiekia didžiausią reikšmę, kai , t.y.

e. kai skystyje esantis spindulys slysta paviršiumi AB. Vadinasi,. Taigi spinduliai, išeinantys iš prizmės 2, yra apriboti tam tikru kampu.

Iš skysčio į prizmę 2 dideliais kampais ateinantys spinduliai visiškai atsispindi sąsajoje AB ir nepraeis per prizmę.

Nagrinėjamame įrenginyje tiriami skysčiai, kurių lūžio rodiklis yra mažesnis už prizmės 2 lūžio rodiklį, todėl į prizmę pateks visų krypčių spinduliai, lūžę skysčio ir stiklo sąsajoje.

Akivaizdu, kad prizmės dalis, atitinkanti neperduodamus spindulius, bus patamsėjusi. Teleskope 4, esančiame iš prizmės kylančių spindulių kelyje, galima stebėti regėjimo lauko padalijimą į šviesias ir tamsias dalis.

Sukant prizmių sistemą 1-2, riba tarp šviesaus ir tamsaus laukų sujungiama su teleskopo okuliaro gijų kryželiu. Prizmių 1-2 sistema yra susieta su skale, kuri kalibruojama lūžio rodiklio reikšmėmis.

Skalė yra apatinėje vamzdžio matymo lauko dalyje ir, kai matymo lauko dalis yra sujungta su sriegių kryžiumi, suteikia atitinkamą skysčio lūžio rodiklio reikšmę.

Dėl dispersijos matymo lauko sąsaja baltoje šviesoje bus spalvota. Spalvoms pašalinti, taip pat vidutinei bandomosios medžiagos dispersijai nustatyti naudojamas 3 kompensatorius, susidedantis iš dviejų suklijuotų tiesioginio matymo prizmių (Amici prizmių) sistemų.

Prizmės gali būti sukamos vienu metu skirtingomis kryptimis, naudojant tikslų sukamąjį mechaninį įtaisą, taip pakeičiant kompensatoriaus vidinę sklaidą ir pašalinant per optinę sistemą stebimo matymo lauko spalvinimą 4. Prie kompensatoriaus prijungiamas būgnas su skale. , kuris nustato dispersijos parametrą, leidžiantį apskaičiuoti vidutines dispersines medžiagas.

Darbo tvarka

Sureguliuokite prietaisą taip, kad šviesa iš šaltinio (kaitrinės lempos) patektų į šviečiančiąją prizmę ir tolygiai apšviestų matymo lauką.

2. Atidarykite matavimo prizmę.

Ant jo paviršiaus stikline lazdele užlašinkite kelis lašus vandens ir atsargiai uždarykite prizmę. Tarpas tarp prizmių turi būti tolygiai užpildytas plonu vandens sluoksniu (į tai atkreipkite ypatingą dėmesį).

Naudodami prietaiso varžtą su skale, pašalinkite regėjimo lauko spalvą ir gaukite ryškią ribą tarp šviesos ir šešėlio. Sulygiuokite jį, naudodami kitą varžtą, su prietaiso okuliaro atskaitos kryžiumi. Nustatyti vandens lūžio rodiklį okuliaro skalėje tūkstantosios dalies tikslumu.

Palyginkite gautus rezultatus su pamatiniais vandens duomenimis. Jei skirtumas tarp išmatuoto ir pateikto lentelės lūžio rodiklio neviršija ± 0,001, vadinasi, matavimas atliktas teisingai.

1 pratimas

1. Paruoškite valgomosios druskos tirpalą ( NaCl), kurių koncentracija artima tirpumo ribai (pavyzdžiui, C = 200 g/l).

Išmatuokite gauto tirpalo lūžio rodiklį.

3. Skiedę tirpalą sveikuoju skaičiumi kartų, gaukite rodiklio priklausomybę; lūžį nuo tirpalo koncentracijos ir užpildykite lentelę. vienas.

1 lentelė

Pratimas. Kaip tik praskiedus gauti tirpalo koncentraciją, lygią 3/4 didžiausios (pradinės)?

Sklypo priklausomybės grafikas n=n(C). Tolesnis eksperimentinių duomenų apdorojimas turėtų būti atliekamas mokytojo nurodymu.

Eksperimentinių duomenų apdorojimas

a) Grafinis metodas

Iš grafiko nustatykite nuolydį AT, kuris eksperimento sąlygomis apibūdins tirpią medžiagą ir tirpiklį.

2. Naudodami grafiką nustatykite tirpalo koncentraciją NaCl davė laborantė.

b) Analitinis metodas

Apskaičiuokite mažiausiaisiais kvadratais BET, AT ir SB.

Pagal rastas vertybes BET ir AT nustatyti vidutinę tirpalo koncentracijos reikšmę NaCl davė laborantė

testo klausimai

šviesos sklaida. Kuo skiriasi normali ir nenormali dispersija?

2. Koks yra visiško vidinio atspindžio fenomenas?

3. Kodėl naudojant šią sąranką neįmanoma išmatuoti skysčio, didesnio už prizmės lūžio rodiklį?

4. Kodėl prizmės veidas BET1 AT1 padaryti matinį?

Degradacija, indeksas

Psichologinė enciklopedija

Būdas įvertinti psichikos degradacijos laipsnį! funkcijos, išmatuotos Wexler-Bellevue testu. Indeksas pagrįstas pastebėjimu, kad vienų gebėjimų, išmatuotų testu, išsivystymo lygis su amžiumi mažėja, o kitų – ne.

Indeksas

Psichologinė enciklopedija

- rodyklė, vardų, pavadinimų registras ir kt. Psichologijoje - skaitmeninis indikatorius reiškiniams kiekybiškai įvertinti, charakterizuoti.

Nuo ko priklauso medžiagos lūžio rodiklis?

Indeksas

Psichologinė enciklopedija

1. Bendriausia reikšmė: viskas, kas naudojama pažymėti, identifikuoti ar nukreipti; nuorodas, užrašus, ženklus ar simbolius. 2. Formulė arba skaičius, dažnai išreiškiamas kaip veiksnys, parodantis tam tikrą ryšį tarp verčių ar matavimų arba tarp…

Komunikabilumas, indeksas

Psichologinė enciklopedija

Savybė, išreiškianti žmogaus socialumą. Pavyzdžiui, sociograma, be kitų matavimų, leidžia įvertinti skirtingų grupės narių socialumą.

Pasirinkimas, rodyklė

Psichologinė enciklopedija

Formulė, skirta įvertinti konkretaus testo ar bandomojo elemento galią atskiriant asmenis vienas nuo kito.

Patikimumas, indeksas

Psichologinė enciklopedija

Statistika, kuri pateikia koreliacijos tarp faktinių verčių, gautų atlikus testą, ir teoriškai teisingų verčių įvertinimą.

Šis indeksas pateikiamas kaip r reikšmė, kur r yra apskaičiuotas saugos koeficientas.

Prognozavimo efektyvumas, indeksas

Psichologinė enciklopedija

Matas, kiek žinios apie vieną kintamąjį gali būti naudojamos prognozuojant kitą kintamąjį, atsižvelgiant į tai, kad yra žinoma tų kintamųjų koreliacija. Paprastai simboline forma tai išreiškiama E, indeksas vaizduojamas kaip 1 - ((...

Žodžiai, rodyklė

Psichologinė enciklopedija

Bendras terminas, apibūdinantis bet kokį sistemingą žodžių pasireiškimo rašytinėje ir (arba) šnekamojoje kalboje dažnį.

Dažnai tokie rodikliai apsiriboja konkrečiomis kalbinėmis sritimis, pvz., pirmos klasės vadovėliais, tėvų ir vaikų bendravimu. Tačiau skaičiavimai žinomi...

Kūno struktūros, indeksas

Psichologinė enciklopedija

Eysenck pasiūlytas kūno matavimas, pagrįstas ūgio ir krūtinės apimties santykiu.

Tie, kurie buvo „normalaus“ diapazone, buvo vadinami mezomorfais, tie, kurie buvo standartinio nuokrypio ar viršijančio vidurkį, buvo vadinami leptomorfais, o tie, kurie buvo standartinio nuokrypio arba...

Į PASKAITĄ №24

"INSTRUMENTINIAI ANALIZĖS METODAI"

REFRAKTOMETRIJA.

Literatūra:

1. V.D. Ponomarevas "Analitinė chemija" 1983 246-251

2. A.A. Iščenka "Analitinė chemija" 2004 p. 181-184

REFRAKTOMETRIJA.

Refraktometrija yra vienas iš paprasčiausių fizikinių analizės metodų, reikalaujantis minimalaus analitės kiekio ir atliekamas per labai trumpą laiką.

Refraktometrija- metodas, pagrįstas lūžio arba refrakcijos reiškiniu t.y.

šviesos sklidimo krypties pasikeitimas pereinant iš vienos terpės į kitą.

Refrakcija, kaip ir šviesos sugertis, yra jos sąveikos su terpe pasekmė.

Žodis refraktometrija reiškia matmuo šviesos lūžis, kuris apskaičiuojamas pagal lūžio rodiklio reikšmę.

Lūžio rodiklio reikšmė n priklauso

1) apie medžiagų ir sistemų sudėtį,

2) nuo kokia koncentracija ir kokias molekules šviesos spindulys sutinka savo kelyje, nes

Veikiant šviesai skirtingų medžiagų molekulės poliarizuojasi skirtingai. Būtent šia priklausomybe remiasi refraktometrinis metodas.

Šis metodas turi nemažai privalumų, dėl kurių buvo plačiai pritaikytas tiek cheminiuose tyrimuose, tiek technologinių procesų valdyme.

1) Lūžio rodiklių matavimas yra labai paprastas procesas, kuris atliekamas tiksliai ir minimaliai investuojant laiką bei medžiagos kiekį.

2) Paprastai refraktometrai užtikrina iki 10 % tikslumą nustatant šviesos lūžio rodiklį ir analitės kiekį.

Refraktometrijos metodas naudojamas tiriant tirpalus autentiškumui ir grynumui kontroliuoti, atskiroms medžiagoms identifikuoti, organinių ir neorganinių junginių struktūrai nustatyti.

Refraktometrija naudojama dviejų komponentų tirpalų sudėčiai nustatyti ir trinarėms sistemoms.

Fizinis metodo pagrindas

LŪGIO RODIKLIS.

Kuo didesnis šviesos pluošto nuokrypis nuo pradinės krypties, kai jis pereina iš vienos terpės į kitą, tuo didesnis šviesos sklidimo greičių skirtumas dviejose

šios aplinkos.

Apsvarstykite šviesos pluošto lūžį ties bet kurių dviejų skaidrių terpių I ir II riba (žr.

Ryžiai.). Sutikime, kad II terpė turi didesnę lūžio galią, todėl n1 ir n2- rodo atitinkamos terpės lūžį. Jei terpė I nėra nei vakuumas, nei oras, tai šviesos pluošto kritimo kampo sin ir lūžio kampo sin santykis duos santykinio lūžio rodiklio n rel reikšmę. n rel reikšmė.

Koks yra stiklo lūžio rodiklis? O kada būtina žinoti?

taip pat gali būti apibrėžtas kaip nagrinėjamų terpių lūžio rodiklių santykis.

nrel. = —— = —

Lūžio rodiklio reikšmė priklauso nuo

1) medžiagų pobūdis

Medžiagos pobūdį šiuo atveju lemia jos molekulių deformacijos, veikiant šviesai, laipsnis – poliarizacijos laipsnis.

Kuo intensyvesnis poliarizavimas, tuo stipresnis šviesos lūžis.

2)krintančios šviesos bangos ilgis

Lūžio rodiklis matuojamas esant 589,3 nm šviesos bangos ilgiui (natrio spektro linija D).

Lūžio rodiklio priklausomybė nuo šviesos bangos ilgio vadinama dispersija.

Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo didesnė refrakcija. Todėl skirtingo bangos ilgio spinduliai lūžta skirtingai.

3)temperatūros kuriame atliekamas matavimas. Būtina sąlyga norint nustatyti lūžio rodiklį yra temperatūros režimo laikymasis. Paprastai nustatymas atliekamas 20±0,30C temperatūroje.

Kylant temperatūrai lūžio rodiklis mažėja, o mažėjant – didėja..

Temperatūros korekcija apskaičiuojama pagal šią formulę:

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

nt- Ate lūžio rodiklis tam tikroje temperatūroje,

n20 - lūžio rodiklis 200C temperatūroje

Temperatūros įtaka dujų ir skysčių lūžio rodiklių vertėms yra susijusi su jų tūrio plėtimosi koeficientų reikšmėmis.

Kaitinant didėja visų dujų ir skysčių tūris, mažėja tankis ir atitinkamai mažėja indikatorius

Lūžio rodiklis, išmatuotas 200C temperatūroje ir 589,3 nm šviesos bangos ilgis, rodomas indeksu nD20

Vienalytės dviejų komponentų sistemos lūžio rodiklio priklausomybė nuo jos būsenos nustatoma eksperimentiškai, nustatant daugelio standartinių sistemų (pavyzdžiui, tirpalų), kurių komponentų turinys yra žinomas, lūžio rodiklį.

4) medžiagos koncentracija tirpale.

Daugelio vandeninių medžiagų tirpalų lūžio rodikliai esant įvairioms koncentracijoms ir temperatūroms buvo patikimai išmatuoti ir tokiais atvejais gali būti naudojami pamatiniai duomenys. refraktometrinės lentelės.

Praktika rodo, kad kai ištirpusios medžiagos kiekis neviršija 10-20%, kartu su grafiniu metodu labai daugeliu atvejų galima naudoti tiesinė lygtis, pavyzdžiui:

n = ne + FC,

n- tirpalo lūžio rodiklis,

ne yra gryno tirpiklio lūžio rodiklis,

C— ištirpusios medžiagos koncentracija, %

F-empirinis koeficientas, kurio reikšmė randama

nustatant žinomos koncentracijos tirpalų lūžio rodiklius.

REFRAKTOMETRAS.

Refraktometrai yra prietaisai, naudojami lūžio rodikliui matuoti.

Yra 2 šių prietaisų tipai: Abbe tipo refraktometras ir Pulfrich tipo. Tiek tose, tiek kitose matavimai pagrįsti ribinio lūžio kampo dydžio nustatymu. Praktikoje naudojami įvairių sistemų refraktometrai: laboratoriniai-RL, universalūs RLU ir kt.

Distiliuoto vandens lūžio rodiklis n0 = 1,33299, praktiškai šis rodiklis laikomas etaloniniu n0 =1,333.

Refraktometrų veikimo principas pagrįstas lūžio rodiklio nustatymu ribinio kampo metodu (viso šviesos atspindžio kampu).

Rankinis refraktometras

Refraktometras Abbe

Bilietas 75.

Šviesos atspindžio dėsnis: krintantis ir atsispindėjęs pluoštas, taip pat statmenas dviejų terpių sąsajai, atkurtas spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje (kritimo plokštumoje). Atspindžio kampas γ lygus kritimo kampui α.

Šviesos lūžio dėsnis: krintantis ir lūžęs pluoštas, taip pat statmenas dviejų terpių sąsajai, atkurtas pluošto kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Kritimo kampo α sinuso ir lūžio kampo β sinuso santykis yra pastovi dviejų nurodytų terpių vertė:

Atspindžio ir lūžio dėsniai paaiškinami bangų fizikoje. Remiantis bangų samprata, refrakcija yra bangos sklidimo greičio pasikeitimo, pereinant iš vienos terpės į kitą, pasekmė. Fizinė lūžio rodiklio reikšmė yra bangos sklidimo greičio pirmojoje terpėje υ 1 ir jų sklidimo antroje terpėje greičio υ 2 santykis:

3.1.1 paveiksle pavaizduoti šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai.

Terpė, kurios absoliutus lūžio rodiklis mažesnis, vadinama optiškai mažiau tankia.

Kai šviesa pereina iš optiškai tankesnės terpės į optiškai mažiau tankią n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать visiško atspindžio reiškinys, tai yra lūžusio pluošto išnykimas. Šis reiškinys stebimas kritimo kampais, viršijančiais tam tikrą kritinį kampą α pr, kuris vadinamas ribinis viso vidinio atspindžio kampas(žr. 3.1.2 pav.).

Kritimo kampui α = α pr sin β = 1; reikšmė sin α pr \u003d n 2 / n 1< 1.

Jei antroji terpė yra oras (n 2 ≈ 1), tada formulę patogu perrašyti kaip

Visiško vidinio atspindžio reiškinys taikomas daugelyje optinių įrenginių. Įdomiausias ir praktiškai svarbiausias pritaikymas yra pluoštinių šviesos kreiptuvų kūrimas, kurie yra ploni (nuo kelių mikrometrų iki milimetrų) savavališkai išlenkti siūlai iš optiškai skaidrios medžiagos (stiklo, kvarco). Šviesa, krintanti ant pluošto galo, gali sklisti juo dideliais atstumais dėl viso vidinio atspindžio nuo šoninių paviršių (3.1.3 pav.). Mokslinė ir techninė kryptis, susijusi su optinių šviesos kreiptuvų kūrimu ir taikymu, vadinama šviesolaidžiu.

Išsklaidykite „rsijos šviesą“ (šviesos skilimas)- tai reiškinys, atsirandantis dėl medžiagos absoliutaus lūžio rodiklio priklausomybės nuo šviesos dažnio (arba bangos ilgio) (dažnio dispersija) arba, dėl to paties, šviesos fazinio greičio priklausomybės medžiagoje nuo šviesos bangos ilgis (arba dažnis). Eksperimentiškai atrado Niutonas apie 1672 m., nors teoriškai gerai paaiškino daug vėliau.

Erdvinė sklaida yra terpės laidumo tenzoriaus priklausomybė nuo bangos vektoriaus. Ši priklausomybė sukelia daugybę reiškinių, vadinamų erdvinės poliarizacijos efektais.

Vienas ryškiausių sklaidos pavyzdžių - baltos šviesos skilimas praleidžiant jį per prizmę (Niutono eksperimentas). Dispersijos reiškinio esmė yra skirtingo bangos ilgio šviesos spindulių sklidimo greičių skirtumas skaidrioje medžiagoje - optinėje terpėje (tuo tarpu vakuume šviesos greitis visada yra vienodas, nepriklausomai nuo bangos ilgio, taigi ir spalvos). . Paprastai kuo didesnis šviesos bangos dažnis, tuo didesnis jai skirtos terpės lūžio rodiklis ir mažesnis bangos greitis terpėje:

Niutono eksperimentai Baltos šviesos skaidymo į spektrą eksperimentas: Niutonas nukreipė saulės spindulį pro mažą skylutę į stiklinę prizmę. Patekęs į prizmę, spindulys lūžta ir priešingoje sienoje suteikė pailgą vaizdą su vaivorykšte spalvų kaita - spektru. Eksperimentuokite, kaip monochromatinė šviesa praeina per prizmę: Niutonas saulės spindulio kelyje įdėjo raudoną stiklą, už kurio gavo monochromatinę šviesą (raudoną), tada prizmę ir ekrane pastebėjo tik raudoną dėmę nuo šviesos spindulio. Baltos šviesos sintezės (gavimo) patirtis: Pirmiausia Niutonas nukreipė saulės spindulį į prizmę. Tada, konverguojančio lęšio pagalba surinkęs iš prizmės kylančius spalvotus spindulius, Niutonas vietoj spalvotos juostelės gavo baltą skylės vaizdą baltoje sienoje. Niutono išvados:- prizmė nekeičia šviesos, o tik suskaido ją į komponentus - šviesos spinduliai, kurių spalva skiriasi, skiriasi lūžio laipsniu; stipriausiai lūžta violetiniai spinduliai, mažiau lūžta raudona - didžiausias greitis yra raudona, kuri mažiau lūžta, o mažiausia – violetinė, todėl prizmė šviesą skaido. Šviesos lūžio rodiklio priklausomybė nuo jos spalvos vadinama dispersija.

Išvados:- prizmė skaido šviesą - balta šviesa yra sudėtinga (sudėtinė) - violetiniai spinduliai lūžta labiau nei raudonieji. Šviesos pluošto spalvą lemia jo virpesių dažnis. Pereinant iš vienos terpės į kitą, šviesos greitis ir bangos ilgis kinta, tačiau dažnis, lemiantis spalvą, išlieka pastovus. Baltos šviesos diapazonų ir jos komponentų ribos paprastai apibūdinamos jų bangos ilgiais vakuume. Balta šviesa yra bangų ilgių nuo 380 iki 760 nm rinkinys.

Bilietas 77.

Šviesos sugertis. Bouguer dėsnis

Šviesos sugertis medžiagoje yra susijusi su bangos elektromagnetinio lauko energijos pavertimu medžiagos šilumine energija (arba antrinės fotoliuminescencinės spinduliuotės energija). Šviesos sugerties dėsnis (Bouguer dėsnis) turi tokią formą:

Aš = aš 0 exp (- x),(1)

kur aš 0 , aš- įvesties šviesos intensyvumas (x=0) ir išeiti iš vidutinio storio sluoksnio X, - sugerties koeficientas, jis priklauso nuo .

Dielektrikams  =10 -1  10 -5 m -1 , metalams =10 5  10 7 m -1 , todėl metalai yra nepermatomi šviesai.

Priklausomybė  ( ) paaiškina sugeriančių kūnų spalvą. Pavyzdžiui, stiklas, sugeriantis mažai raudonos šviesos, apšviestas balta šviesa atrodys raudonas.

Šviesos sklaida. Rayleigh dėsnis

Šviesos difrakcija gali atsirasti optiškai nehomogeninėje terpėje, pavyzdžiui, drumzlinoje terpėje (dūmai, rūkas, dulkėtas oras ir kt.). Difrakuodami dėl terpės nehomogeniškumo, šviesos bangos sukuria difrakcijos modelį, kuriam būdingas gana vienodas intensyvumo pasiskirstymas visomis kryptimis.

Tokia difrakcija dėl mažų nehomogeniškumo vadinama šviesos sklaida.

Šis reiškinys pastebimas, jei siauras saulės spindulys praeina pro dulkėtą orą, išsisklaido ant dulkių dalelių ir tampa matomas.

Jei nehomogeniškumo matmenys yra maži, palyginti su bangos ilgiu (ne daugiau kaip 0,1  ), tada išsklaidytos šviesos intensyvumas yra atvirkščiai proporcingas ketvirtajai bangos ilgio laipsnei, t.y.

aš rass ~ 1/  4 , (2)

šis santykis vadinamas Reilio dėsniu.

Šviesos sklaida pastebima ir grynose terpėse, kuriose nėra pašalinių dalelių. Pavyzdžiui, jis gali atsirasti dėl tankio, anizotropijos ar koncentracijos svyravimų (atsitiktinių nukrypimų). Tokia sklaida vadinama molekuline. Tai paaiškina, pavyzdžiui, mėlyną dangaus spalvą. Iš tiesų, pagal (2) mėlyni ir mėlyni spinduliai yra išsklaidomi stipriau nei raudoni ir geltoni, nes turi trumpesnį bangos ilgį, todėl dangaus spalva tampa mėlyna.

Bilietas 78.

Šviesos poliarizacija- bangų optikos reiškinių rinkinys, kuriame pasireiškia skersinis elektromagnetinių šviesos bangų pobūdis. skersinė banga- terpės dalelės svyruoja statmenomis bangos sklidimo krypčiai ( pav.1).

1 pav skersinė banga

elektromagnetinė šviesos banga plokštuma poliarizuota(tiesinė poliarizacija), jei vektorių E ir B virpesių kryptys yra griežtai fiksuotos ir yra tam tikrose plokštumose ( pav.1). Plokštuminė poliarizuota šviesos banga vadinama plokštuma poliarizuota(tiesiškai poliarizuota) šviesa. nepoliarizuotas(natūrali) banga - elektromagnetinė šviesos banga, kurioje vektorių E ir B virpesių kryptys šioje bangoje gali būti bet kuriose plokštumose, statmenose greičio vektoriui v. nepoliarizuota šviesa- šviesos bangos, kuriose vektorių E ir B virpesių kryptys atsitiktinai kinta taip, kad visos virpesių kryptys plokštumose, statmenose bangos sklidimo pluoštui, yra vienodai tikėtinos ( pav.2).

2 pav nepoliarizuota šviesa

poliarizuotos bangos- kurioje vektorių E ir B kryptys erdvėje lieka nepakitusios arba kinta pagal tam tikrą dėsnį. Spinduliuotė, kurioje vektoriaus E kryptis keičiasi atsitiktinai - nepoliarizuotas. Tokios spinduliuotės pavyzdys gali būti šiluminė spinduliuotė (atsitiktinai pasiskirstę atomai ir elektronai). Poliarizacijos plokštuma- tai plokštuma, statmena vektoriaus E virpesių krypčiai. Pagrindinis poliarizuotos spinduliuotės atsiradimo mechanizmas yra elektronų, atomų, molekulių ir dulkių dalelių spinduliuotės sklaida.

1.2. Poliarizacijos tipai Yra trys poliarizacijos tipai. Apibrėžkime juos. 1. Linijinis Atsiranda, jei elektrinis vektorius E išlaiko savo padėtį erdvėje. Tai tarsi išryškina plokštumą, kurioje vektorius E svyruoja. 2. Apskritis Tai poliarizacija, kuri atsiranda, kai elektrinis vektorius E sukasi aplink bangos sklidimo kryptį kampiniu greičiu, lygiu bangos kampiniam dažniui, išlaikant absoliučią jos vertę. Ši poliarizacija apibūdina vektoriaus E sukimosi kryptį plokštumoje, statmenoje matymo linijai. Pavyzdys yra ciklotroninė spinduliuotė (elektronų sistema, besisukanti magnetiniame lauke). 3. Elipsinė Atsiranda, kai elektrinio vektoriaus E dydis pasikeičia taip, kad jis apibūdina elipsę (vektoriaus E sukimąsi). Elipsinė ir žiedinė poliarizacija yra dešinė (vektoriaus E sukimasis vyksta pagal laikrodžio rodyklę, jei žiūrima link sklindančios bangos) ir kairė (vektoriaus E sukimasis vyksta prieš laikrodžio rodyklę, jei žiūrite į sklindančią bangą).

Tiesą sakant, dažniausiai dalinė poliarizacija (iš dalies poliarizuotos elektromagnetinės bangos). Kiekybiškai jai būdingas tam tikras kiekis, vadinamas poliarizacijos laipsnis R, kuris apibrėžiamas taip: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) kur Imax,aš už- didžiausias ir mažiausias elektromagnetinės energijos srauto tankis per analizatorių (Polaroid, Nicol prizm...). Praktikoje spinduliuotės poliarizacija dažnai apibūdinama Stokso parametrais (nustatomi tam tikra poliarizacijos krypties spinduliuotės srautai).

Bilietas 79.

Jei natūrali šviesa patenka į dviejų dielektrikų (pavyzdžiui, oro ir stiklo) sąsają, dalis jos atsispindi, o dalis lūžta ir sklinda antroje terpėje. Pastatę analizatorių (pavyzdžiui, turmaliną) ant atsispindėjusių ir lūžusių pluoštų kelio, įsitikiname, kad atsispindėję ir lūžę pluoštai yra dalinai poliarizuoti: sukant analizatorių aplink pluoštus, šviesos intensyvumas periodiškai didėja ir mažėja ( visiško išnykimo nepastebėta!). Tolesni tyrimai parodė, kad atsispindėjusiame pluošte vyrauja kritimo plokštumai statmeni virpesiai (275 pav. jie pažymėti taškais), lūžtančiame - virpesiai lygiagrečiai kritimo plokštumai (rodomi rodyklėmis).

Poliarizacijos laipsnis (šviesos bangų atskyrimo laipsnis su tam tikra elektrinio (ir magnetinio) vektoriaus orientacija) priklauso nuo spindulių kritimo kampo ir lūžio rodiklio. škotų fizikas D. Brewsteris(1781-1868) įsteigta įstatymas, pagal kurią kritimo kampu i B (Brewsterio kampas), apibrėžtas ryšiu

(n 21 - antrosios terpės lūžio rodiklis, palyginti su pirmąja), atsispindėjęs spindulys yra poliarizuotas plokštumoje(yra tik svyravimai, statmeni kritimo plokštumai) (276 pav.). Lūžęs spindulys kritimo kampui B poliarizuotas iki maksimumo, bet ne iki galo.

Jei šviesa patenka į sąsają Brewsterio kampu, tada atsispindi ir lūžę spinduliai viena kitai statmenos(tg i B = nuodėmė i B/cos i b, n 21 = nuodėmė i B / nuodėmė i 2 (i 2 - lūžio kampas), iš kur cos i B = nuodėmė i 2). Vadinasi, i B + i 2 =  /2, bet i’ B= i B (atspindėjimo dėsnis), taigi i’ B+ i 2 =  /2.

Atsispindėjusios ir lūžusios šviesos poliarizacijos laipsnį skirtingais kritimo kampais galima apskaičiuoti pagal Maksvelo lygtis, jei atsižvelgsime į ribines elektromagnetinio lauko sąlygas dviejų izotropinių dielektrikų sąsajoje (vad. Frenelio formulės).

Lūžusios šviesos poliarizacijos laipsnis gali būti žymiai padidintas (pakartotinai refrakcija, su sąlyga, kad šviesa kiekvieną kartą krenta į sąsają Brewsterio kampu). Jei, pavyzdžiui, stiklui ( n= 1.53), lūžusio pluošto poliarizacijos laipsnis yra 15%, tada lūžus 8-10 stiklinių plokščių, uždėtų viena ant kitos, iš tokios sistemos sklindanti šviesa bus beveik visiškai poliarizuota. Šis plokščių rinkinys vadinamas pėda. Pėda gali būti naudojama analizuoti poliarizuotą šviesą tiek jos atspindyje, tiek lūžyje.

Bilietas 79 (spurt)

Kaip rodo patirtis, šviesos lūžimo ir atspindėjimo metu lūžusi ir atsispindėjusi šviesa pasirodo esanti poliarizuota, o atspindys. šviesa gali būti visiškai poliarizuota tam tikru kritimo kampu, bet šviesa visada dalinai poliarizuota.. Remiantis Frinelio formulėmis galima parodyti, kad atspindi. šviesa yra poliarizuota plokštumoje, statmenoje kritimo ir lūžio plokštumai. šviesa poliarizuota plokštumoje, lygiagrečioje kritimo plokštumai.

Kritimo kampas, kuriuo atsispindi šviesa yra visiškai poliarizuota vadinama Brewsterio kampu.Brewsterio kampas nustatomas pagal Brewsterio dėsnį: -Brewsterio dėsnį.Šiuo atveju kampas tarp atspindžio. ir sulaužyti. spinduliai bus lygūs.Oro-stiklo sistemai Brewsterio kampas lygus.Norint gauti gerą poliarizaciją,t.y. , kai šviesa lūžta, naudojama daug lūžusių paviršių, kurie vadinami Stoletovo pėda.

Bilietas 80.

Patirtis rodo, kad kai šviesa sąveikauja su medžiaga, pagrindinį veiksmą (fiziologinį, fotocheminį, fotoelektrinį ir kt.) sukelia vektoriaus, kuris šiuo atžvilgiu kartais vadinamas šviesos vektoriumi, svyravimai. Todėl, norint apibūdinti šviesos poliarizacijos modelius, stebima vektoriaus elgsena.

Plokštuma, kurią sudaro vektoriai ir vadinama poliarizacijos plokštuma.

Jei vektoriaus svyravimai vyksta vienoje fiksuotoje plokštumoje, tai tokia šviesa (spindulys) vadinama tiesiškai poliarizuota. Jis savavališkai įvardijamas taip. Jei spindulys poliarizuotas statmenoje plokštumoje (plokštumoje xz, žr. pav. 2 antroje paskaitoje), tada jis žymimas.

Natūrali šviesa (iš įprastų šaltinių, saulės) susideda iš bangų, kurios turi skirtingas, atsitiktinai paskirstytas poliarizacijos plokštumas (žr. 3 pav.).

Natūrali šviesa kartais taip vadinama. Jis taip pat vadinamas nepoliarizuotu.

Jeigu bangai sklindant vektorius sukasi ir tuo pačiu vektoriaus galas apibūdina apskritimą, tai tokia šviesa vadinama cirkuliariai poliarizuota, o poliarizacija – apskrita arba apskrita (dešinė arba kairė). Taip pat yra elipsinė poliarizacija.

Yra optiniai įrenginiai (plėvelės, plokštės ir kt.) - poliarizatoriai, kurios skleidžia tiesiškai poliarizuotą šviesą arba iš dalies poliarizuotą natūralios šviesos šviesą.

Poliarizatoriai, naudojami šviesos poliarizacijai analizuoti, vadinami analizatoriai.

Poliarizatoriaus (arba analizatoriaus) plokštuma yra poliarizatoriaus (arba analizatoriaus) perduodamos šviesos poliarizacijos plokštuma.

Tegul poliarizatorius (arba analizatorius) krinta tiesiškai poliarizuota šviesa, kurios amplitudė E 0 . Praleidžiamos šviesos amplitudė bus E=E 0 cos j, ir intensyvumas Aš = aš 0 cos 2 j.

Ši formulė išreiškia Maluso įstatymas:

Tiesiškai poliarizuotos šviesos, praeinančios per analizatorių, intensyvumas yra proporcingas kampo kosinuso kvadratui j tarp krintančios šviesos virpesių plokštumos ir analizatoriaus plokštumos.

Bilietas 80 (už spurus)

Poliarizatoriai yra įrenginiai, kurie leidžia gauti poliarizuotą šviesą. Analizatoriai yra prietaisai, kuriais galima analizuoti, ar šviesa poliarizuota, ar ne. Struktūriškai poliarizatorius ir analizatorius yra vienodi. tada visos vektoriaus E kryptys yra vienodos tikėtinos. vektorius gali būti išskaidytas į dvi viena kitai statmenas dedamąsias: viena iš jų yra lygiagreti poliarizatoriaus poliarizacijos plokštumai, o kita yra statmena jai.

Akivaizdu, kad šviesos, išeinančios iš poliarizatoriaus, intensyvumas bus lygus Iš poliarizatoriaus išeinančios šviesos intensyvumą pažymėkime () Jei poliarizatoriaus kelyje yra analizatorius, kurio pagrindinė plokštuma sudaro kampą su pagrindinė poliarizatoriaus plokštuma, tada iš analizatoriaus išeinančios šviesos intensyvumas nustatomas pagal dėsnį.

Bilietas 81.

Tyrinėdamas urano druskų tirpalo liuminescenciją, veikiant radžio spinduliams, sovietų fizikas P. A. Čerenkovas atkreipė dėmesį į tai, kad švyti pats vanduo, kuriame nėra urano druskų. Paaiškėjo, kad kai spinduliai (žr. Gama spinduliuotę) praleidžiami per grynus skysčius, jie visi pradeda švytėti. S. I. Vavilovas, kuriam vadovauja P. A. Čerenkovas, iškėlė hipotezę, kad švytėjimas yra susijęs su elektronų judėjimu, kuriuos iš atomų išmušė radžio kvantai. Iš tiesų, švytėjimas stipriai priklausė nuo magnetinio lauko krypties skystyje (tai leido manyti, kad jo priežastis yra elektronų judėjimas).

Bet kodėl skystyje judantys elektronai skleidžia šviesą? Teisingą atsakymą į šį klausimą 1937 metais pateikė sovietų fizikai I. E. Tammas ir I. M. Frankas.

Elektronas, judantis medžiagoje, sąveikauja su aplinkiniais atomais. Veikiant jos elektriniam laukui, atominiai elektronai ir branduoliai pasislenka priešingomis kryptimis – terpė poliarizuojasi. Poliarizuodamiesi ir po to grįždami į pradinę būseną, terpės atomai, išsidėstę palei elektrono trajektoriją, skleidžia elektromagnetines šviesos bangas. Jei elektrono greitis v yra mažesnis už šviesos sklidimo terpėje greitį (- lūžio rodiklis), tai elektromagnetinis laukas aplenks elektroną, ir medžiaga turės laiko poliarizuotis erdvėje prieš elektroną. Prieš elektroną ir už jo esančios terpės poliarizacija yra priešinga kryptimi, o priešingai poliarizuotų atomų spinduliuotės, „sudėdamos“, „gesina“ viena kitą. Kai atomai, kurių elektronas dar nepasiekė, nespėja poliarizuotis, atsiranda spinduliuotė, nukreipta išilgai siauro kūginio sluoksnio, kurio viršūnė sutampa su judančiu elektronu, o kampas viršūnėje c. Šviesos „kūgio“ išvaizdą ir spinduliavimo būklę galima gauti iš bendrųjų bangų sklidimo principų.

Ryžiai. 1. Bangų fronto susidarymo mechanizmas

Tegul elektronas juda išilgai labai siauro tuščio kanalo ašies OE (žr. 1 pav.) vienalytėje skaidrioje medžiagoje su lūžio rodikliu (tuščias kanalas reikalingas, kad nebūtų atsižvelgta į elektrono susidūrimus su atomais teorinis svarstymas). Bet kuris OE linijos taškas, kurį paeiliui užima elektronas, bus šviesos spinduliavimo centras. Bangos, sklindančios iš eilės taškų O, D, E, trukdo viena kitai ir yra sustiprinamos, jei fazių skirtumas tarp jų lygus nuliui (žr. „Trikdžiai“). Ši sąlyga tenkinama krypčiai, kuri sudaro 0 kampą su elektrono trajektorija. Kampas 0 nustatomas pagal santykį:.

Iš tiesų, apsvarstykite dvi bangas, skleidžiamas kryptimi 0 kampu į elektronų greitį iš dviejų trajektorijos taškų - taško O ir taško D, atskirtus atstumu . Taške B, esančiame ant tiesės BE, statmenos OB, pirmoji banga - laiku Į tašką F, esantį ant tiesės BE, iš taško skleidžiama banga ateis tuo momentu, kai bus išspinduliuotas banga iš taško O. Šios dvi bangos bus fazėje, ty tiesi linija bus bangos frontas, jei šie laikai yra lygūs:. Tai kaip laiko lygybės sąlyga suteikia. Visomis kryptimis, kurioms esant, šviesa užges dėl bangų, sklindančių iš trajektorijos atkarpų, atskirtų atstumu D, trukdžių. D reikšmė nustatoma pagal akivaizdžią lygtį, kur T – šviesos svyravimų periodas. Ši lygtis visada turi sprendimą, jei.

Jei , tai kryptis, kuria spinduliuojamos trukdančios bangos stiprėja, neegzistuoja, negali būti didesnė nei 1.

Ryžiai. 2. Garso bangų pasiskirstymas ir smūginės bangos susidarymas kūno judėjimo metu

Radiacija stebima tik tuo atveju, jei .

Eksperimentiškai elektronai skrenda baigtiniu kieto kampu, tam tikru greičiu sklindančiu, todėl spinduliuotė sklinda kūginiu sluoksniu, esančiu netoli pagrindinės krypties, kurią lemia kampas .

Svarstydami mes nepaisėme elektrono lėtėjimo. Tai gana priimtina, nes nuostoliai dėl Vavilovo-Čerenkovo ​​spinduliuotės yra nedideli ir, pirmuoju apytiksliu būdu, galime daryti prielaidą, kad elektrono prarasta energija neturi įtakos jo greičiui ir jis juda tolygiai. Tai esminis Vavilovo-Čerenkovo ​​spinduliuotės skirtumas ir neįprastumas. Paprastai krūviai spinduliuoja, patiria didelį pagreitį.

Elektronas, aplenkiantis savo šviesą, yra tarsi lėktuvas, skrendantis didesniu nei garso greitis. Tokiu atveju kūginė smūginė banga sklinda ir prieš orlaivį (žr. 2 pav.).

LŪGIO RODIKLIS(lūžio rodiklis) – optinis. aplinkos charakteristika, susijusi su šviesos lūžis dviejų skaidrių optiškai vienalyčių ir izotropinių terpių sąsajoje jai pereinant iš vienos terpės į kitą ir dėl šviesos sklidimo terpėje fazių greičių skirtumo. P. p. reikšmė, lygi šių greičių santykiui. giminaitis

Šių aplinkų p. Jei šviesa krinta ant antrosios arba pirmosios terpės iš (iš kur šviesos sklidimo greitis Su), tada kiekiai yra absoliutus šių aplinkų P. p. Šiuo atveju lūžio dėsnį galima parašyti tokia forma, kur ir yra kritimo ir lūžio kampai.

Absoliutaus P.p dydis priklauso nuo medžiagos pobūdžio ir struktūros, jos agregacijos būsenos, temperatūros, slėgio ir kt. Esant dideliam intensyvumui, p.p. priklauso nuo šviesos intensyvumo (žr. netiesinė optika). Daugelyje medžiagų P. p. keičiasi veikiant išorinei. elektrinis laukai ( Kerr efektas- skysčiuose ir dujose; elektrooptinis Pockels efektas- kristaluose).

Tam tikroje terpėje sugerties juosta priklauso nuo šviesos bangos ilgio l, o sugerties juostų srityje ši priklausomybė yra anomali (žr. Šviesos dispersija). Beveik visose terpėse sugerties juosta yra artima 1, o matomoje skysčių ir kietųjų medžiagų srityje – apie 1,5; IR srityje daugeliui skaidrių laikmenų 4.0 (skirta Ge).

Lit.: Landsbergis G. S., Optika, 5 leidimas, M., 1976; Sivukhin D.V., Bendrasis kursas, 2 leidimas, [t. 4] - Optika, M., 1985. V. I. Malyševas,

Terpės lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu, t.y., šviesos spindulių perėjimo iš vakuumo į terpę atveju, vadinamas absoliučiu ir nustatomas pagal (27.10) formulę: n=c/v.

Skaičiuojant absoliutieji lūžio rodikliai imami iš lentelių, nes jų reikšmė gana tiksliai nustatoma naudojant eksperimentus. Kadangi c yra didesnis už v, tada absoliutus lūžio rodiklis visada didesnis už vienetą.

Jei šviesos spinduliuotė pereina iš vakuumo į terpę, antrojo lūžio dėsnio formulė rašoma taip:

sin i/sin β = n. (29,6)

Formulė (29.6) taip pat dažnai naudojama praktikoje, kai spinduliai pereina iš oro į terpę, nes šviesos sklidimo ore greitis labai mažai skiriasi nuo c. Tai matyti iš to, kad oro absoliutus lūžio rodiklis yra 1,0029.

Kai pluoštas iš terpės pereina į vakuumą (į orą), antrojo lūžio dėsnio formulė įgauna tokią formą:

sin i/sin β = 1/n. (29,7)

Šiuo atveju spinduliai, palikdami terpę, būtinai nutolsta nuo statmenos terpės ir vakuumo sąsajai.

Išsiaiškinkime, kaip iš absoliučių lūžio rodiklių galite rasti santykinį lūžio rodiklį n21. Tegul šviesa pereina iš terpės, kurios absoliutus indeksas n1, į terpę, kurios absoliutus indeksas n2. Tada n1 = c/V1 irn2 = s/v2, iš kur:

n2/n1=v1/v2=n21. (29,8)

Antrojo lūžio dėsnio formulė tokiam atvejui dažnai rašoma taip:

sini/sinβ = n2/n1. (29,9)

Prisiminkime tai iki Maksvelo teorijos absoliutus eksponentas refrakciją galima rasti iš santykio: n = √(με). Kadangi medžiagoms, skaidrioms šviesos spinduliuotei, μ praktiškai yra lygus vienetui, galime manyti, kad:

n = √ε. (29.10)

Kadangi šviesos spinduliuotės virpesių dažnis yra 10 14 Hz, nei dielektrikuose esantys dipoliai, nei jonai, kurių masė santykinai didelė, neturi laiko pakeisti savo padėties tokiu dažniu, o medžiagos dielektrinės savybės. šiomis sąlygomis lemia tik elektroninė jo atomų poliarizacija. Tai paaiškina skirtumą tarp reikšmės ε=n 2 iš (29.10) ir ε st elektrostatikoje. Taigi vandeniui ε \u003d n 2 \u003d 1,77 ir ε st \u003d 81; joninis kietasis dielektrikas NaCl ε=2,25, o ε st =5,6. Kai medžiaga susideda iš vienalyčių atomų arba nepolinių molekulių, ty neturi nei jonų, nei natūralių dipolių, tada jos poliarizacija gali būti tik elektroninė. Panašioms medžiagoms ε iš (29.10) ir ε st sutampa. Tokios medžiagos pavyzdys yra deimantas, kurį sudaro tik anglies atomai.

Atkreipkite dėmesį, kad absoliutaus lūžio rodiklio reikšmė, be medžiagos rūšies, taip pat priklauso nuo virpesių dažnio arba nuo spinduliuotės bangos ilgio. . Mažėjant bangos ilgiui, kaip taisyklė, didėja lūžio rodiklis.

Refrakcija vadinamas tam tikru abstrakčiu skaičiumi, apibūdinančiu bet kurios skaidrios terpės lūžio galią. Įprasta jį žymėti n. Yra absoliutus lūžio rodiklis ir santykinis koeficientas.

Pirmasis apskaičiuojamas naudojant vieną iš dviejų formulių:

n = sin α / sin β = const (kur sin α yra kritimo kampo sinusas, o sin β yra šviesos pluošto, patenkančio į nagrinėjamą terpę iš tuštumos, sinusas)

n = c / υ λ (kur c – šviesos greitis vakuume, υ λ – šviesos greitis tiriamoje terpėje).

Čia skaičiavimas parodo, kiek kartų šviesa keičia savo sklidimo greitį perėjimo iš vakuumo į skaidrią terpę momentu. Tokiu būdu nustatomas lūžio rodiklis (absoliutus). Norėdami sužinoti giminaitį, naudokite formulę:

Tai yra, atsižvelgiama į skirtingo tankio medžiagų, tokių kaip oras ir stiklas, absoliučiuosius lūžio rodiklius.

Paprastai tariant, bet kokių kūnų, tiek dujinių, tiek skystų ar kietų, absoliutieji koeficientai visada yra didesni už 1. Iš esmės jų reikšmės svyruoja nuo 1 iki 2. Virš 2 ši vertė gali būti tik išimtiniais atvejais. Šio parametro reikšmė kai kurioms aplinkoms:

Ši vertė, taikoma kiečiausiai natūraliai planetos medžiagai deimantui, yra 2,42. Labai dažnai atliekant mokslinius tyrimus ir pan., reikalaujama žinoti vandens lūžio rodiklį. Šis parametras yra 1,334.

Kadangi bangos ilgis yra indikatorius, žinoma, ne pastovus, raidei n priskiriamas indeksas. Jo reikšmė padeda suprasti, kuriai spektro bangai šis koeficientas priklauso. Kalbant apie tą pačią medžiagą, bet didėjant šviesos bangos ilgiui, lūžio rodiklis sumažės. Ši aplinkybė sukėlė šviesos skaidymąsi į spektrą, kai praeina pro objektyvą, prizmę ir kt.

Pagal lūžio rodiklio reikšmę galite nustatyti, pavyzdžiui, kiek vienos medžiagos yra ištirpusios kitoje. Tai naudinga, pavyzdžiui, gaminant alų arba kai reikia žinoti cukraus, vaisių ar uogų koncentraciją sultyse. Šis rodiklis svarbus ir nustatant naftos produktų kokybę, o papuošaluose, kai reikia įrodyti akmens autentiškumą ir pan.

Nenaudojant jokios medžiagos, instrumento okuliare matoma skalė bus visiškai mėlyna. Jei nuleisite įprastą distiliuotą vandenį ant prizmės, tinkamai sukalibruodami instrumentą, mėlynos ir baltos spalvos kraštas eis griežtai išilgai nulio ženklo. Tiriant kitą medžiagą, ji pasislinks pagal skalę pagal jos lūžio rodiklį.