ضریب شکست آب نسبت به فرمول هوا. ضریب شکست. ضریب شکست یک ماده به چه چیزی بستگی دارد؟

مواد مقداری برابر با نسبت سرعت فاز نور (امواج الکترومغناطیسی) در خلاء و در یک محیط معین هستند. آنها همچنین در مورد ضریب شکست برای هر موج دیگری، به عنوان مثال، صدا صحبت می کنند.

ضریب شکست به خواص ماده و طول موج تابش برای برخی از مواد بستگی دارد. مناطق خاصی از مقیاس فرکانس. پیش فرض معمولاً به محدوده نوری یا محدوده تعیین شده توسط زمینه اشاره دارد.

مواد ناهمسانگرد نوری وجود دارند که در آنها ضریب شکست به جهت و قطبش نور بستگی دارد. چنین موادی بسیار رایج هستند، به ویژه، همه آنها کریستال هایی با تقارن نسبتاً کم شبکه کریستالی و همچنین موادی هستند که در معرض تغییر شکل مکانیکی قرار می گیرند.

ضریب شکست را می توان به عنوان ریشه حاصلضرب ثابت های مغناطیسی و دی الکتریک محیط بیان کرد.

(باید در نظر گرفت که مقادیر نفوذپذیری مغناطیسی و ثابت دی الکتریک برای محدوده فرکانس مورد علاقه - به عنوان مثال، نوری، می تواند بسیار با مقادیر استاتیک این مقادیر متفاوت باشد).

برای اندازه گیری ضریب شکست، دستی و اتوماتیک شکست سنج ها .

نسبت ضریب شکست یک محیط به ضریب شکست دومی نامیده می شود. ضریب شکست نسبیمحیط اول نسبت به محیط دوم برای اجرا:

سرعت فاز نور در محیط اول و دوم به ترتیب کجا و هستند. بدیهی است که ضریب شکست نسبی محیط دوم نسبت به محیط اول مقداری برابر است با .

این مقدار، با مساوی بودن سایر چیزها، معمولاً زمانی که پرتو از یک محیط چگال تر به یک محیط کم تراکم تر عبور می کند، کمتر از واحد است، و زمانی که یک پرتو از یک محیط با چگالی کمتر به یک محیط چگال تر (مثلاً از گاز یا از خلاء به مایع یا جامد). این قاعده استثناهایی دارد و به همین دلیل مرسوم است که محیط را نامیده می شود به صورت نوریچگالی بیشتر یا کمتر از دیگری (نباید با چگالی نوری به عنوان معیاری از شفافیت یک محیط اشتباه گرفته شود).

پرتوی که از فضای بدون هوا بر روی سطح یک محیط می افتد، شدیدتر از زمانی که از یک محیط دیگر بر روی آن می افتد، شکسته می شود. ضریب شکست پرتویی که از فضای بدون هوا به محیطی برخورد می کند، آن نامیده می شود ضریب شکست مطلقیا به سادگی ضریب شکست یک محیط معین، این همان ضریب شکست است که تعریف آن در ابتدای مقاله آورده شده است. ضریب شکست هر گاز، از جمله هوا، در شرایط عادی بسیار کمتر از ضریب شکست مایعات یا جامدات است، بنابراین، تقریباً (و با دقت نسبتاً خوب) می توان ضریب شکست مطلق را با ضریب شکست نسبت به هوا قضاوت کرد.

اجازه دهید به بررسی دقیق تری از ضریب شکست، که در §81 هنگام فرمول بندی قانون شکست معرفی کردیم، بپردازیم.

ضریب شکست به خواص نوری محیطی که پرتو از آن می افتد و محیطی که در آن نفوذ می کند بستگی دارد. ضریب شکستی که هنگام تابش نور از خلاء به هر محیطی به دست می آید، ضریب شکست مطلق آن محیط نامیده می شود.

برنج. 184. ضریب شکست نسبی دو محیط:

بگذارید ضریب شکست مطلق محیط اول و ضریب شکست محیط دوم باشد - . با در نظر گرفتن انکسار در مرز محیط اول و دوم، مطمئن می شویم که ضریب شکست در حین انتقال از محیط اول به محیط دوم، به اصطلاح ضریب شکست نسبی، برابر با نسبت ضریب شکست مطلق است. رسانه دوم و اول:

(شکل 184). برعکس، هنگام عبور از محیط دوم به محیط اول، ضریب شکست نسبی داریم

ارتباط برقرار شده بین ضریب شکست نسبی دو محیط و ضریب شکست مطلق آنها را می توان به صورت نظری، بدون آزمایشات جدید، به دست آورد، همانطور که می توان این کار را برای قانون برگشت پذیری (§82) انجام داد.

محیطی با ضریب شکست بالاتر از نظر نوری متراکم تر نامیده می شود. معمولاً ضریب شکست محیط های مختلف نسبت به هوا اندازه گیری می شود. ضریب شکست مطلق هوا است. بنابراین، ضریب شکست مطلق هر محیطی با فرمول مربوط به ضریب شکست آن نسبت به هوا است.

جدول 6. ضریب شکست مواد مختلف نسبت به هوا

ضریب شکست به طول موج نور، یعنی به رنگ آن بستگی دارد. رنگ های مختلف با ضرایب شکست متفاوت مطابقت دارند. این پدیده که پراکندگی نام دارد، نقش مهمی در اپتیک دارد. در فصل های بعدی به طور مکرر به این پدیده خواهیم پرداخت. داده های ارائه شده در جدول 6، رجوع به نور زرد شود.

جالب است بدانید که قانون انعکاس را می توان به صورت رسمی به همان شکل قانون شکست نوشت. به یاد داشته باشید که ما توافق کردیم همیشه زاویه ها را از عمود بر پرتو مربوطه اندازه گیری کنیم. بنابراین، باید زاویه تابش و زاویه انعکاس را دارای علائم متضاد بدانیم، یعنی. قانون بازتاب را می توان به صورت

با مقایسه (83.4) با قانون شکست، می بینیم که قانون انعکاس را می توان به عنوان یک مورد خاص از قانون شکست در . این تشابه رسمی قوانین بازتاب و شکست در حل مسائل عملی سود زیادی دارد.

در ارائه قبلی، ضریب شکست به معنای ثابتی از محیط، مستقل از شدت نور عبوری از آن بود. این تفسیر از ضریب شکست کاملاً طبیعی است، اما در مورد شدت تابش بالا که با لیزرهای مدرن قابل دستیابی است، توجیه پذیر نیست. خواص محیطی که تابش نور قوی از آن عبور می کند در این مورد به شدت آن بستگی دارد. همانطور که می گویند، محیط غیر خطی می شود. غیر خطی بودن محیط خود را به ویژه در این واقعیت نشان می دهد که یک موج نوری با شدت بالا ضریب شکست را تغییر می دهد. وابستگی ضریب شکست به شدت تابش شکل دارد

در اینجا ضریب شکست معمول است و ضریب شکست غیرخطی است و ضریب تناسب است. عبارت اضافی در این فرمول می تواند مثبت یا منفی باشد.

تغییرات نسبی در ضریب شکست نسبتا کم است. در ضریب شکست غیرخطی با این حال، حتی چنین تغییرات کوچکی در ضریب شکست قابل توجه است: آنها خود را در یک پدیده عجیب و غریب از تمرکز نور بر خود نشان می دهند.

اجازه دهید یک محیط با ضریب شکست غیرخطی مثبت را در نظر بگیریم. در این حالت، مناطق با شدت نور افزایش یافته به طور همزمان مناطقی هستند که ضریب شکست افزایش یافته است. به طور معمول، در تابش لیزر واقعی، توزیع شدت در سطح مقطع پرتویی از پرتوها غیریکنواخت است: شدت در امتداد محور حداکثر است و به آرامی به سمت لبه های پرتو کاهش می یابد، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 185 منحنی جامد. توزیع مشابهی نیز تغییر ضریب شکست را در سطح مقطع سلولی با محیط غیرخطی در امتداد محوری که پرتو لیزر منتشر می‌کند، توصیف می‌کند. ضریب شکست، که در امتداد محور کووت بیشترین مقدار را دارد، به آرامی به سمت دیواره های آن کاهش می یابد (منحنی های شکسته در شکل 185).

پرتوی از پرتوها که لیزر را به موازات محور ترک می کند و وارد محیطی با ضریب شکست متغیر می شود، در جهتی که بزرگتر است منحرف می شود. بنابراین، افزایش شدت در نزدیکی کووت منجر به غلظت پرتوهای نور در این ناحیه می شود که به صورت شماتیک در مقاطع عرضی و در شکل 1 نشان داده شده است. 185، و این منجر به افزایش بیشتر می شود. در نهایت، سطح مقطع موثر پرتو نوری که از یک محیط غیر خطی عبور می کند به طور قابل توجهی کاهش می یابد. نور از یک کانال باریک با ضریب شکست بالا عبور می کند. بنابراین، پرتو لیزر پرتوها باریک می شود و محیط غیرخطی، تحت تأثیر تابش شدید، به عنوان یک عدسی جمع کننده عمل می کند. این پدیده را تمرکز بر خود می نامند. به عنوان مثال، می توان آن را در نیتروبنزن مایع مشاهده کرد.

برنج. 185. توزیع شدت تابش و ضریب شکست روی سطح مقطع پرتو لیزر در ورودی کووت (a)، نزدیک انتهای ورودی ()، در وسط ()، نزدیک انتهای خروجی کووت ( )

تعیین ضریب شکست جامدات شفاف

و مایعات

دستگاه ها و لوازم جانبی: میکروسکوپ با فیلتر نور، صفحه موازی صفحه با علامت AB به شکل ضربدر. رفرکتومتر نام تجاری "RL"؛ مجموعه ای از مایعات

هدف کار:تعیین ضریب شکست شیشه و مایعات

تعیین ضریب شکست شیشه با استفاده از میکروسکوپ

برای تعیین ضریب شکست یک جامد شفاف، از یک صفحه موازی صفحه ساخته شده از این ماده با علامت استفاده می شود.

علامت متشکل از دو خراش عمود بر یکدیگر است که یکی از آنها (A) به پایین و دومی (B) روی سطح بالایی صفحه اعمال می شود. صفحه با نور تک رنگ روشن می شود و از طریق میکروسکوپ مشاهده می شود. روشن
برنج شکل 4.7 مقطعی از صفحه مورد مطالعه را با صفحه عمودی نشان می دهد.

پرتوهای AD و AE، پس از شکست در رابط شیشه-هوا، در جهت های DD1 و EE1 حرکت کرده و وارد عدسی میکروسکوپ می شوند.

ناظری که از بالا به صفحه نگاه می کند، نقطه A را در محل تلاقی ادامه پرتوهای DD1 و EE1 می بیند، یعنی. در نقطه C

بنابراین، به نظر می رسد که نقطه A در نقطه C قرار دارد. اجازه دهید رابطه بین ضریب شکست n ماده صفحه، ضخامت d و ضخامت ظاهری d1 صفحه را پیدا کنیم.

4.7 واضح است که VD = VСtgi، BD = АВtgr، از آنجاست

tgi/tgr = AB/BC،

که در آن AB = d - ضخامت صفحه؛ BC = d1 ضخامت ظاهری صفحه.

اگر زوایای i و r کوچک باشند، پس

Sini/Sinr = tgi/tgr، (4.5)

آن ها Sini/Sinr = d/d1.

با در نظر گرفتن قانون شکست نور، دریافت می کنیم

اندازه گیری d/d1 با استفاده از میکروسکوپ انجام می شود.

طراحی نوری میکروسکوپ از دو سیستم تشکیل شده است: یک سیستم مشاهده که شامل یک لنز و یک چشمی نصب شده در یک لوله است و یک سیستم روشنایی شامل یک آینه و یک فیلتر قابل جابجایی. تصویر با چرخاندن دسته های واقع در دو طرف لوله فوکوس می شود.

یک دیسک با مقیاس شماره گیری بر روی محور دسته سمت راست نصب شده است.

قرائت b در امتداد صفحه نسبت به نشانگر ثابت، فاصله h از لنز تا مرحله میکروسکوپ را تعیین می کند:

ضریب k نشان می دهد که لوله میکروسکوپ با چرخش 1 درجه به چه ارتفاعی حرکت می کند.

قطر عدسی در این تنظیمات در مقایسه با فاصله h کوچک است، بنابراین پرتوی شدیدی که وارد لنز می شود زاویه کوچکی i را با محور نوری میکروسکوپ تشکیل می دهد.

زاویه شکست r نور در صفحه کمتر از زاویه i است، یعنی. همچنین کوچک است که با شرایط (4.5) مطابقت دارد.

دستور کار

1. صفحه را روی مرحله میکروسکوپ قرار دهید تا نقطه تلاقی خطوط A و B (شکل 2 را ببینید).

ضریب شکست

4.7) در معرض دید بود.

2. دسته مکانیزم بالابر را بچرخانید تا لوله را به موقعیت بالایی برسانید.

3. با نگاه کردن از طریق چشمی، دسته را بچرخانید تا لوله میکروسکوپ به آرامی پایین بیاید تا زمانی که تصویر واضحی از خراش B اعمال شده روی سطح بالایی صفحه در میدان دید قابل مشاهده باشد. قرائت b1 اندام را که متناسب با فاصله h1 از عدسی میکروسکوپ تا لبه بالایی صفحه است ثبت کنید: h1 = kb1 (شکل 1).

4. پایین آوردن لوله را به آرامی ادامه دهید تا زمانی که تصویر واضحی از خراش A به دست آورید که به نظر ناظر در نقطه C قرار دارد. یک قرائت جدید b2 از شماره گیری ثبت کنید. فاصله h1 از لنز تا سطح بالایی صفحه با b2 متناسب است:
h2 = kb2 (شکل 4.8، b).

فواصل نقاط B و C تا عدسی برابر است، زیرا ناظر آنها را به طور مساوی به وضوح می بیند.

جابجایی لوله h1-h2 برابر با ضخامت ظاهری صفحه است (شکل 1).

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

5. ضخامت صفحه d را در محل تقاطع ضربه ها اندازه گیری کنید. برای انجام این کار، یک صفحه شیشه ای کمکی 2 را در زیر صفحه 1 مورد مطالعه قرار دهید (شکل 4.9) و لوله میکروسکوپ را پایین بیاورید تا زمانی که عدسی (به آرامی) صفحه مورد مطالعه را لمس کند. به علامت شماره گیری a1 توجه کنید. صفحه مورد مطالعه را بردارید و لوله میکروسکوپ را پایین بیاورید تا لنز صفحه 2 را لمس کند.

یادداشت خواندن a2.

سپس عدسی میکروسکوپ تا ارتفاعی برابر با ضخامت صفحه مورد مطالعه پایین می آید، یعنی.

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

6. ضریب شکست مواد صفحه را با استفاده از فرمول محاسبه کنید

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

7. تمام اندازه گیری های بالا را 3 - 5 بار تکرار کنید، مقدار متوسط ​​n، خطاهای مطلق و نسبی rn و rn/n را محاسبه کنید.

تعیین ضریب شکست مایعات با استفاده از رفرکتومتر

ابزارهایی که برای تعیین ضریب شکست استفاده می شوند، شکست سنج نامیده می شوند.

نمای کلی و طراحی نوری رفرکتومتر RL در شکل نشان داده شده است. 4.10 و 4.11.

اندازه گیری ضریب شکست مایعات با استفاده از انکسارسنج RL بر اساس پدیده شکست نور عبوری از سطح مشترک بین دو محیط با ضریب شکست متفاوت است.

پرتو نور (شکل.

4.11) از منبع 1 (لامپ رشته ای یا نور پراکنده نور روز) با کمک آینه 2 از طریق پنجره ای در بدنه دستگاه به یک منشور دوتایی متشکل از منشورهای 3 و 4 هدایت می شود که از شیشه با ضریب شکست 1.540 ساخته شده اند. .

سطح AA منشور نورپردازی فوقانی 3 (شکل 1).

4.12، الف) مات است و برای روشن کردن مایع با نور پراکنده، که در یک لایه نازک در شکاف بین منشورهای 3 و 4 قرار گرفته است. نور پراکنده شده توسط سطح مات 3 از لایه موازی سطح مایع مورد مطالعه عبور می کند و می افتد. در وجه مورب BB منشور پایین 4 زیر متفاوت است
زوایای من از صفر تا 90 درجه است.

برای جلوگیری از پدیده انعکاس داخلی کلی نور بر روی سطح ماده منفجره، ضریب شکست مایع مورد مطالعه باید کمتر از ضریب شکست شیشه منشور 4 باشد.

کمتر از 1.540

شعاع نوری که زاویه تابش آن 90 درجه باشد، چرا نامیده می شود.

پرتو کشویی که در سطح مشترک شیشه مایع شکست می‌شود، در منشور 4 با حداکثر زاویه شکست حرکت می‌کند. r pr< 90о.

انکسار پرتوی در حال سر خوردن در نقطه D (نگاه کنید به شکل 4.12، a) از قانون پیروی می کند.

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

یا nf = nst sinrpr، (4.12)

از آنجایی که sinip = 1.

در سطح BC منشور 4، انکسار مجدد پرتوهای نور رخ می دهد و سپس

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst، (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a، (4.14)

جایی که a پرتو شکست منشور 4 است.

با حل مشترک سیستم معادلات (4.12)، (4.13)، (4.14)، می‌توانیم فرمولی به دست آوریم که ضریب شکست nj مایع مورد مطالعه را با زاویه محدود شکست r'pr پرتوی خارج شده از منشور مرتبط می‌کند. 4:

اگر یک تلسکوپ در مسیر پرتوهای بیرون آمده از منشور 4 قرار گیرد، قسمت پایینی میدان دید آن روشن و قسمت بالایی تاریک خواهد بود. رابط بین میدان های روشن و تاریک توسط پرتوهایی با زاویه شکست محدود r¢pr تشکیل می شود. هیچ پرتویی با زاویه شکست کوچکتر از r¢pr در این سیستم وجود ندارد (شکل 1).

بنابراین، مقدار r¢pr و موقعیت مرز کیاروسکورو فقط به ضریب شکست nf مایع مورد مطالعه بستگی دارد، زیرا nst و a مقادیر ثابتی در این دستگاه هستند.

با دانستن nst، a و r¢pr، می توانید nl را با استفاده از فرمول (4.15) محاسبه کنید. در عمل از فرمول (4.15) برای کالیبره کردن مقیاس رفرکتومتر استفاده می شود.

برای مقیاس 9 (نگاه کنید به.

برنج 4.11) در سمت چپ مقادیر ضریب شکست برای ld = 5893 Å هستند. در جلوی چشمی 10 - 11 یک صفحه 8 با علامت (--) وجود دارد.

با حرکت چشمی به همراه صفحه 8 در امتداد مقیاس، می توان علامت را با سطح مشترک بین میدان دید تاریک و روشن تراز کرد.

تقسیم مقیاس درجه بندی شده 9، همزمان با علامت، مقدار ضریب شکست nl مایع مورد مطالعه را نشان می دهد. لنز 6 و چشمی 10 - 11 یک تلسکوپ را تشکیل می دهند.

منشور چرخشی 7 مسیر پرتو را تغییر می دهد و آن را به سمت چشمی هدایت می کند.

با توجه به پراکندگی شیشه و مایع مورد مطالعه، به جای یک مرز روشن بین میدان های تاریک و روشن، هنگام مشاهده در نور سفید، یک نوار رنگین کمانی به دست می آید. برای از بین بردن این اثر، از جبران کننده پراکندگی 5 استفاده می شود که در جلوی عدسی تلسکوپ نصب شده است. قسمت اصلی جبران کننده یک منشور است که از سه منشور به هم چسبانده شده و می تواند نسبت به محور تلسکوپ بچرخد.

زوایای شکست منشور و مواد آنها طوری انتخاب می شوند که نور زرد با طول موج lд =5893 Å بدون شکست از آنها عبور کند. اگر یک منشور جبران کننده در مسیر پرتوهای رنگی تعبیه شود که پراکندگی آن از نظر قدر مساوی، اما در مقابل علامت پراکندگی منشور اندازه گیری و مایع باشد، پراکندگی کل صفر خواهد بود. در این حالت، پرتو پرتوهای نور به یک پرتو سفید که جهت آن با جهت پرتو زرد محدود کننده منطبق است، جمع می شود.

بنابراین، هنگامی که منشور جبرانی چرخانده می شود، ریخته گری رنگ حذف می شود. همراه با منشور 5، چرخش پراکندگی 12 نسبت به نشانگر ثابت می چرخد ​​(شکل 4.10 را ببینید). زاویه چرخش Z اندام به فرد اجازه می دهد تا در مورد مقدار متوسط ​​پراکندگی مایع مورد مطالعه قضاوت کند.

مقیاس شماره گیری باید درجه بندی شود. یک برنامه زمانی همراه با نصب گنجانده شده است.

دستور کار

1. منشور 3 را بالا بیاورید، 2-3 قطره از مایع آزمایش را روی سطح منشور 4 قرار دهید و منشور 3 را پایین بیاورید (شکل 4.10 را ببینید).

3. با استفاده از هدف گیری چشمی، تصویر واضحی از مقیاس و رابط بین میدان های دید به دست آورید.

4. با چرخاندن دسته 12 جبران کننده 5، رنگ رابط بین میدان های بینایی را از بین ببرید.

با حرکت دادن چشمی در امتداد مقیاس، علامت (--) را با مرز میدان های تاریک و روشن تراز کنید و مقدار نشانگر مایع را یادداشت کنید.

6. مجموعه مایعات پیشنهادی را بررسی کرده و خطای اندازه گیری را ارزیابی کنید.

7. پس از هر اندازه گیری، سطح منشورها را با کاغذ صافی آغشته به آب مقطر پاک کنید.

سوالات امنیتی

گزینه 1

ضریب شکست مطلق و نسبی یک محیط را تعریف کنید.

2. مسیر پرتوها را در سطح رابط بین دو رسانه رسم کنید (n2> n1 و n2< n1).

3. رابطه ای بدست آورید که ضریب شکست n را با ضخامت d و ضخامت ظاهری d¢ صفحه مرتبط می کند.

4. وظیفهزاویه محدود بازتاب داخلی کل برای یک ماده خاص 30 درجه است.

ضریب شکست این ماده را بیابید.

پاسخ: n = 2.

گزینه 2

1. پدیده انعکاس کلی درونی چیست؟

2. طراحی و اصل عملکرد رفرکتومتر RL-2 را شرح دهید.

3. نقش جبران کننده در رفرکتومتر را توضیح دهید.

4. وظیفه. یک لامپ از مرکز یک قایق گرد تا عمق 10 متر پایین می آید. حداقل شعاع قایق را بدون هیچ پرتویی از لامپ که به سطح می رسد را بیابید.

پاسخ: R = 11.3 متر.

ضریب شکست، یا ضریب شکست، یک عدد انتزاعی است که قدرت انکساری یک محیط شفاف را مشخص می کند. ضریب شکست با حرف لاتین π نشان داده می شود و به عنوان نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست پرتویی که از فضای خالی وارد یک محیط شفاف مشخص می شود تعریف می شود:

n = sin α/sin β = const یا به عنوان نسبت سرعت نور در خلأ به سرعت نور در یک محیط شفاف معین: n = c/νλ از خلأ به یک محیط شفاف معین.

ضریب شکست معیاری برای سنجش چگالی نوری یک محیط در نظر گرفته می شود

ضریب شکست تعیین شده در این روش ضریب شکست مطلق نامیده می شود، در مقابل به اصطلاح نسبی.

e نشان می دهد که سرعت انتشار نور با تغییر ضریب شکست آن چند برابر کاهش می یابد، که با توجه به نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست زمانی که پرتو از یک محیط عبور می کند، تعیین می شود. یک چگالی به یک محیط با چگالی دیگر. ضریب شکست نسبی برابر با نسبت ضریب شکست مطلق است: n = n2/n1، که در آن n1 و n2 ضریب شکست مطلق رسانه اول و دوم هستند.

ضریب شکست مطلق همه اجسام - جامد، مایع و گاز - بیشتر از واحد است و از 1 تا 2 متغیر است و فقط در موارد نادر از 2 بیشتر می شود.

ضریب شکست هم به خواص محیط و هم به طول موج نور بستگی دارد و با کاهش طول موج افزایش می یابد.

بنابراین، یک شاخص به حرف p اختصاص داده می شود که نشان می دهد نشانگر متعلق به کدام طول موج است.

ضریب شکست

به عنوان مثال، برای شیشه TF-1 ضریب شکست در قسمت قرمز طیف برابر nC = 1.64210 و در قسمت بنفش nG = 1.67298 است.

ضریب شکست برخی اجسام شفاف

هوا - 1.000292

آب - 1334

اتر - 1358

اتیل الکل - 1.363

گلیسیرین - 1473

شیشه ارگانیک (پلکسی گلاس) - 1، 49

بنزن - 1.503

(شیشه تاج - 1.5163

صنوبر (کانادایی)، بلسان 1.54

تاج سنگین شیشه ای - 1، 61 26

شیشه سنگ چخماق - 1.6164

دی سولفید کربن - 1.629

سنگ چخماق سنگین شیشه ای - 1، 64 75

مونوبرومونفتالین - 1.66

شیشه سنگین ترین سنگ چخماق است - 1.92

الماس - 2.42

تفاوت در ضریب شکست برای قسمت های مختلف طیف علت کروماتیسم است، یعنی.

تجزیه نور سفید هنگام عبور از عناصر انکساری - لنزها، منشورها و غیره.

کار آزمایشگاهی شماره 41

تعیین ضریب شکست مایعات با استفاده از رفرکتومتر

هدف کار: تعیین ضریب شکست مایعات به روش بازتاب داخلی کل با استفاده از رفرکتومتر IRF-454B; بررسی وابستگی ضریب شکست محلول به غلظت آن.

توضیحات نصب

هنگامی که نور غیر تک رنگ شکسته می شود، به رنگ های جزء خود به یک طیف تجزیه می شود.

این پدیده به دلیل وابستگی ضریب شکست یک ماده به فرکانس (طول موج) نور است و پراکندگی نور نامیده می شود.

مرسوم است که قدرت شکست یک محیط را با ضریب شکست در طول موج مشخص می کنند. λ = 589.3 نانومتر (مقدار متوسط ​​طول موج دو خط زرد نزدیک در طیف بخار سدیم).

60. در آنالیز جذب اتمی از چه روش هایی برای تعیین غلظت مواد در محلول استفاده می شود؟

این ضریب شکست مشخص شده است nD.

اندازه گیری پراکندگی، پراکندگی متوسط ​​است که به عنوان تفاوت ( nاف-nسی، کجا nاف- ضریب شکست یک ماده در طول موج λ = 486.1 نانومتر (خط آبی در طیف هیدروژن)، nسی- ضریب شکست ماده λ - 656.3 نانومتر (خط قرمز در طیف هیدروژن).

انکسار یک ماده با مقدار پراکندگی نسبی مشخص می شود:
کتابهای مرجع معمولاً متقابلاً پراکندگی نسبی را بیان می کنند، یعنی.

ه.
، کجا - ضریب پراکندگی یا عدد Abbe.

نصب برای تعیین ضریب شکست مایعات از یک شکست سنج تشکیل شده است IRF-454Bبا محدودیت های اندازه گیری شاخص؛ شکست nDدر محدوده 1.2 تا 1.7؛ مایع آزمایش، دستمال برای پاک کردن سطوح منشورها.

رفرکتومتر IRF-454Bابزاری است که برای اندازه گیری مستقیم ضریب شکست مایعات و همچنین تعیین میانگین پراکندگی مایعات در شرایط آزمایشگاهی طراحی شده است.

اصل عملکرد دستگاه IRF-454Bبر اساس پدیده انعکاس کلی درونی نور.

نمودار شماتیک دستگاه در شکل نشان داده شده است. 1.

مایع مورد آزمایش بین دو وجه منشور 1 و 2 قرار می گیرد. ABاندازه گیری است و منشور 1 با لبه مات الف1 IN1 - نورپردازی پرتوهای یک منبع نور روی لبه می افتند الف1 با1 ، شکست، افتادن روی سطح مات الف1 IN1 و توسط این سطح پراکنده می شوند.

سپس از لایه مایع مورد مطالعه عبور کرده و به سطح می رسند. ABمنشور 2.

طبق قانون شکست
، کجا
و به ترتیب زوایای شکست پرتوها در مایع و منشور هستند.

با افزایش زاویه تابش
زاویه شکست نیز افزایش می یابد و به حداکثر مقدار خود می رسد
، وقتی
، تی.

ه- هنگامی که یک پرتو در یک مایع روی یک سطح می لغزد AB. از این رو،
. بنابراین، پرتوهای بیرون آمده از منشور 2 به یک زاویه خاص محدود می شوند
.

پرتوهایی که از مایع به منشور 2 می آیند در زوایای بزرگ تحت بازتاب داخلی کامل در سطح مشترک قرار می گیرند ABو از منشور عبور نکنید.

دستگاه مورد نظر مایعات، ضریب شکست را بررسی می کند که کمتر از ضریب شکست است منشور 2، بنابراین، پرتوهای تمام جهات شکسته شده در مرز مایع و شیشه وارد منشور خواهند شد.

بدیهی است که بخشی از منشور مربوط به پرتوهایی که از آن عبور نکرده اند تاریک می شود. از طریق تلسکوپ 4 که در مسیر پرتوهای بیرون آمده از منشور قرار دارد، می توان تقسیم میدان دید را به دو بخش روشن و تاریک مشاهده کرد.

با چرخاندن سیستم منشورهای 1-2، رابط بین میدان های روشن و تاریک با ضربدر رشته های چشمی تلسکوپ تراز می شود. سیستم منشورهای 1-2 به یک ترازو متصل است که در مقادیر ضریب شکست کالیبره شده است.

مقیاس در قسمت پایین میدان دید لوله قرار دارد و هنگام ترکیب بخشی از میدان دید با رزوه های متقاطع، مقدار مربوط به ضریب شکست مایع را به دست می دهد. .

به دلیل پراکندگی، رابط میدان دید در نور سفید رنگی خواهد شد. برای از بین بردن رنگ و همچنین تعیین میانگین پراکندگی ماده آزمایشی، از جبران کننده 3 متشکل از دو سیستم منشورهای دید مستقیم چسبانده شده (منشورهای آمیچی) استفاده می شود.

منشورها را می توان به طور همزمان در جهات مختلف با استفاده از یک دستگاه مکانیکی چرخشی دقیق چرخاند، در نتیجه پراکندگی خود جبران کننده را تغییر می دهد و رنگ مرز میدان دید مشاهده شده از طریق سیستم نوری را حذف می کند. با جبران کننده، که توسط آن پارامتر پراکندگی تعیین می شود، اجازه می دهد تا پراکندگی متوسط ​​مواد محاسبه شود.

دستور کار

دستگاه را طوری تنظیم کنید که نور منبع (لامپ رشته ای) وارد منشور روشنایی شده و میدان دید را به طور یکنواخت روشن کند.

2. منشور اندازه گیری را باز کنید.

با استفاده از یک میله شیشه ای چند قطره آب روی سطح آن بچکانید و منشور را با دقت ببندید. شکاف بین منشورها باید به طور مساوی با یک لایه نازک از آب پر شود (به این نکته توجه ویژه ای داشته باشید).

با استفاده از پیچ دستگاه با ترازو، رنگی بودن میدان دید را از بین ببرید و مرز مشخصی بین نور و سایه به دست آورید. با استفاده از یک پیچ دیگر، آن را با علامت ضربدر چشمی ابزار تراز کنید. ضریب شکست آب را با استفاده از مقیاس چشمی با دقت هزارم تعیین کنید.

نتایج به دست آمده را با داده های مرجع برای آب مقایسه کنید. اگر تفاوت بین ضریب شکست اندازه گیری شده و جدول یک از 0.001 ± بیشتر نباشد، اندازه گیری به درستی انجام شده است.

وظیفه 1

1. محلولی از نمک خوراکی ( NaCl) با غلظت نزدیک به حد حلالیت (مثلاً C = 200 گرم در لیتر).

ضریب شکست محلول حاصل را اندازه گیری کنید.

3. با رقیق کردن محلول به تعداد صحیح بار، وابستگی نشانگر را بدست آورید. شکست در غلظت محلول و پر کردن جدول. 1.

جدول 1

ورزش کنید.چگونه تنها با رقیق سازی غلظت محلول برابر با 3/4 حداکثر (اولیه) بدست آوریم؟

یک نمودار وابستگی بسازید n=n(C). پردازش بیشتر داده های تجربی طبق دستور معلم انجام می شود.

پردازش داده های تجربی

الف) روش گرافیکی

شیب را از نمودار تعیین کنید IN، که در شرایط آزمایشی، محلول و حلال را مشخص می کند.

2. غلظت محلول را با استفاده از نمودار تعیین کنید NaClتوسط دستیار آزمایشگاه داده می شود.

ب) روش تحلیلی

با استفاده از روش حداقل مربعات محاسبه کنید الف, INو اسب.

بر اساس مقادیر یافت شده الفو INمیانگین را تعیین کنید
غلظت محلول NaClتوسط دستیار آزمایشگاه داده می شود

سوالات امنیتی

پراکندگی نور. تفاوت بین پراکندگی نرمال و پراکندگی غیرعادی چیست؟

2. پدیده انعکاس کلی درونی چیست؟

3. چرا این تنظیم نمی تواند ضریب شکست یک مایع بزرگتر از ضریب شکست منشور را اندازه گیری کند؟

4. چرا صورت منشوری الف1 IN1 آیا آن را مات می کنند؟

تنزل، شاخص

دایره المعارف روانشناسی

روشی برای سنجش میزان انحطاط ذهنی! توابع اندازه گیری شده توسط آزمون Wechsler-Bellevue. این شاخص بر اساس این مشاهدات است که برخی از توانایی‌های اندازه‌گیری شده توسط آزمون با افزایش سن کاهش می‌یابند، اما برخی دیگر اینطور نیستند.

شاخص

دایره المعارف روانشناسی

- شاخص، ثبت نام، عنوان، و غیره در روانشناسی - یک شاخص دیجیتال برای ارزیابی کمی، توصیف پدیده ها.

ضریب شکست یک ماده به چه چیزی بستگی دارد؟

شاخص

دایره المعارف روانشناسی

1. عام ترین معنی: هر چیزی که برای علامت گذاری، شناسایی یا هدایت استفاده می شود. نشانه ها، کتیبه ها، نشانه ها یا نمادها. 2. یک فرمول یا عدد، که اغلب به عنوان یک ضریب بیان می شود، که رابطه ای بین مقادیر یا اندازه گیری ها یا بین ...

جامعه پذیری، شاخص

دایره المعارف روانشناسی

خصوصیتی که بیانگر جامعه پذیری فرد است. به عنوان مثال، یک سوسیوگرام، در میان سایر معیارها، ارزیابی اجتماعی بودن اعضای گروه مختلف را ارائه می دهد.

انتخاب، فهرست

دایره المعارف روانشناسی

فرمولی برای تخمین قدرت یک آزمون یا آیتم آزمایشی خاص در تمایز افراد از یکدیگر.

قابلیت اطمینان، شاخص

دایره المعارف روانشناسی

آماری که تخمینی از همبستگی بین مقادیر واقعی به دست آمده از یک آزمون و مقادیر از نظر نظری صحیح را ارائه می دهد.

این شاخص به عنوان مقدار r داده می شود که r ضریب اطمینان محاسبه شده است.

پیش بینی عملکرد، شاخص

دایره المعارف روانشناسی

اندازه‌گیری میزان دانش درباره یک متغیر برای پیش‌بینی متغیر دیگر، با توجه به اینکه همبستگی بین متغیرها مشخص است. معمولا در شکل نمادین این به صورت E بیان می شود، شاخص به صورت 1 -((...

واژه ها، فهرست

دایره المعارف روانشناسی

یک اصطلاح کلی برای هر فراوانی سیستماتیک رخ دادن کلمات در زبان نوشتاری و/یا گفتاری.

اغلب چنین شاخص هایی به حوزه های زبانی خاص محدود می شود، به عنوان مثال، کتاب های درسی کلاس اول، تعاملات والدین و فرزندان. با این حال، برآوردها مشخص است ...

ساختارهای بدن، شاخص

دایره المعارف روانشناسی

اندازه گیری بدن پیشنهادی آیزنک بر اساس نسبت قد به دور سینه.

آنهایی که نمرات آنها در محدوده "طبیعی" بود مزومورف، کسانی که دارای انحراف معیار یا بالاتر از حد متوسط ​​بودند لپتومورف و آنهایی که در انحراف معیار یا ... بودند نامیده می شدند.

برای سخنرانی شماره 24

"روشهای تحلیل ابزاری"

رفرکتومتری.

ادبیات:

1. V.D. پونومارف "شیمی تحلیلی" 1983 246-251

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

رفرکتومتری.

رفرکتومتری یکی از ساده ترین روش های فیزیکی آنالیز با استفاده از حداقل مقدار آنالیت است و در زمان بسیار کوتاهی انجام می شود.

رفرکتومتری- روشی مبتنی بر پدیده شکست یا شکست یعنی.

تغییر جهت انتشار نور هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر.

انکسار و همچنین جذب نور، نتیجه برهمکنش آن با محیط است.

کلمه انکسار سنجی به معنی اندازه گیری شکست نور، که با مقدار ضریب شکست تخمین زده می شود.

مقدار ضریب شکست nبستگی دارد

1) در مورد ترکیب مواد و سیستم ها،

2) از واقعیت در چه غلظتی و پرتو نور در مسیر خود با چه مولکولی مواجه می شود، زیرا

تحت تأثیر نور، مولکول های مواد مختلف به طور متفاوتی قطبی می شوند. بر این وابستگی است که روش رفرکتومتری استوار است.

این روش دارای چندین مزیت است که در نتیجه کاربرد وسیعی هم در تحقیقات شیمیایی و هم در کنترل فرآیندهای تکنولوژیکی پیدا کرده است.

1) اندازه گیری ضریب شکست فرآیندی بسیار ساده است که با دقت و با حداقل زمان و مقدار مواد انجام می شود.

2) به طور معمول، انکسارسنج ها دقتی تا 10% در تعیین ضریب شکست نور و محتوای آنالیت ارائه می دهند.

روش انکسار سنجی برای کنترل اصالت و خلوص، شناسایی مواد منفرد و تعیین ساختار ترکیبات آلی و معدنی هنگام مطالعه محلول ها استفاده می شود.

رفرکتومتری برای تعیین ترکیب محلول های دو جزئی و برای سیستم های سه تایی استفاده می شود.

مبنای فیزیکی روش

ضریب شکست.

هر چه تفاوت سرعت انتشار نور در این دو بیشتر باشد، انحراف پرتو نور از جهت اصلی خود در هنگام عبور از یک محیط به محیط دیگر بیشتر می شود.

این محیط ها

اجازه دهید شکست یک پرتو نور را در مرز هر دو محیط شفاف I و II در نظر بگیریم (نگاه کنید به.

برنج.). اجازه دهید قبول کنیم که محیط II قدرت انکساری بیشتری دارد و بنابراین، n1و n2- شکست رسانه مربوطه را نشان می دهد. اگر محیط I خلاء یا هوا نباشد، نسبت زاویه تابش پرتو نور به زاویه شکست ضریب شکست نسبی n rel را نشان می دهد. ارزش n رابطه

ضریب شکست شیشه چقدر است؟ و چه زمانی باید آن را بدانید؟

همچنین می تواند به عنوان نسبت ضریب شکست رسانه مورد بررسی تعریف شود.

نوترل = —— = —

مقدار ضریب شکست بستگی دارد

1) ماهیت مواد

ماهیت ماده در این مورد با درجه تغییر شکل مولکول های آن تحت تأثیر نور تعیین می شود - درجه قطبش پذیری.

هر چه قطبش پذیری شدیدتر باشد، انکسار نور قوی تر است.

2)طول موج نور فرودی

اندازه گیری ضریب شکست در طول موج نور 589.3 نانومتر (خط D طیف سدیم) انجام می شود.

وابستگی ضریب شکست به طول موج نور را پراکندگی می گویند.

هر چه طول موج کوتاهتر باشد، شکست بیشتر است. بنابراین، پرتوهای با طول موج های مختلف به طور متفاوتی شکست می شوند.

3)دما ، که در آن اندازه گیری انجام می شود. پیش نیاز برای تعیین ضریب شکست، رعایت رژیم دما است. معمولاً تعیین در دمای 0.30±20 درجه سانتیگراد انجام می شود.

با افزایش دما، ضریب شکست با کاهش دما کاهش می یابد..

تصحیح اثرات دما با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

nt=n20+ (20-t) 0.0002، که در آن

nt -خداحافظ ضریب شکست در دمای معین،

ضریب شکست n20 در 200 درجه سانتیگراد

تأثیر دما بر مقادیر ضریب شکست گازها و مایعات با مقادیر ضرایب انبساط حجمی آنها مرتبط است.

حجم همه گازها و مایعات با گرم شدن افزایش می یابد، چگالی کاهش می یابد و در نتیجه شاخص کاهش می یابد.

ضریب شکست در 200 درجه سانتیگراد و طول موج نور 589.3 نانومتر اندازه گیری شده توسط این شاخص تعیین می شود. nD20

وابستگی ضریب شکست یک سیستم دو جزئی همگن به حالت آن به طور تجربی با تعیین ضریب شکست برای تعدادی از سیستم‌های استاندارد (مثلاً محلول‌ها) مشخص می‌شود که محتوای اجزای آن مشخص است.

4) غلظت ماده در محلول.

برای بسیاری از محلول های آبی مواد، ضریب شکست در غلظت ها و دماهای مختلف به طور قابل اعتماد اندازه گیری می شود و در این موارد می توان از کتاب های مرجع استفاده کرد. جداول انکسار سنجی.

تمرین نشان می دهد که وقتی محتوای ماده محلول از 10-20٪ تجاوز نمی کند، همراه با روش گرافیکی، در بسیاری از موارد می توان از آن استفاده کرد. معادله خطی مانند:

n=no+FC،

n-ضریب شکست محلول،

نهضریب شکست یک حلال خالص است،

سی- غلظت ماده محلول، %

اف-ضریب تجربی که مقدار آن پیدا می شود

با تعیین ضریب شکست محلول های با غلظت شناخته شده.

انکسارسنج ها.

انکسارسنج ها ابزارهایی هستند که برای اندازه گیری ضریب شکست استفاده می شوند.

2 نوع از این دستگاه ها وجود دارد: رفرکتومتر نوع Abbe و نوع Pulfrich. در هر دو مورد، اندازه گیری ها بر اساس تعیین حداکثر زاویه شکست است. در عمل از رفرکتومترهای سیستم های مختلف استفاده می شود: آزمایشگاه-RL، جهانی RL و غیره.

ضریب شکست آب مقطر n0 = 1.33299 است، اما عملاً این شاخص به عنوان مرجع n0 در نظر گرفته می شود. =1,333.

اصل کار انکسارسنج ها بر اساس تعیین ضریب شکست با روش زاویه محدود (زاویه بازتاب کل نور) است.

رفرکتومتر دستی

انکسارسنج Abbe

پیام مدیر:

بچه ها! چه کسی مدت هاست که می خواهد انگلیسی یاد بگیرد؟
برو به و دو درس رایگان دریافت کنیددر مدرسه زبان انگلیسی SkyEng!
من خودم آنجا درس می خوانم - خیلی عالی است. پیشرفت وجود دارد.

در برنامه می توانید کلمات را یاد بگیرید، گوش دادن و تلفظ را آموزش دهید.

آن را امتحان کنید. دو درس رایگان با استفاده از لینک من!
کلیک کنید

چیزی بیش از نسبت سینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست وجود ندارد.

ضریب شکست به خواص ماده و طول موج تابش برای برخی از مواد بستگی دارد. مناطق خاصی از مقیاس فرکانس. پیش فرض معمولاً به محدوده نوری یا محدوده تعیین شده توسط زمینه اشاره دارد.

مقدار n، با مساوی بودن سایر چیزها، معمولاً زمانی که یک پرتو از یک محیط چگال تر به یک محیط کم تراکم تر عبور می کند، کمتر از یک است، و زمانی که یک پرتو از یک محیط با چگالی کمتر به یک محیط چگال تر می گذرد، بیشتر از یک است (مثلاً ، از گاز یا از خلاء به مایع یا جامد). در این قاعده استثنائاتی وجود دارد، و بنابراین مرسوم است که یک رسانه را از نظر نوری بیشتر یا کمتر از دیگری چگالی می نامیم (با چگالی نوری به عنوان معیاری از شفافیت یک رسانه اشتباه گرفته نشود).

جدول برخی از مقادیر ضریب شکست را برای برخی رسانه ها نشان می دهد:

محیطی با ضریب شکست بالاتر از نظر نوری متراکم تر نامیده می شود. معمولاً ضریب شکست محیط های مختلف نسبت به هوا اندازه گیری می شود. ضریب شکست مطلق هوا است. بنابراین، ضریب شکست مطلق هر محیطی با ضریب شکست آن نسبت به هوا با فرمول زیر مرتبط است:

اگر یک موج نوری روی یک مرز مسطح که دو دی الکتریک با ثابت های دی الکتریک نسبی متفاوت را از هم جدا می کند، برخورد کند، آنگاه این موج از سطح مشترک منعکس شده و شکسته می شود و از یک دی الکتریک به دی الکتریک دیگر می گذرد. قدرت شکست یک محیط شفاف با ضریب شکست آن مشخص می شود که بیشتر به آن ضریب شکست می گویند.

ضریب شکست مطلق

تعریف

ضریب شکست مطلقیک کمیت فیزیکی برابر با نسبت سرعت انتشار نور در خلاء () به سرعت فاز نور در محیط () نام ببرید. این ضریب شکست با حرف مشخص می شود. از نظر ریاضی، این تعریف از ضریب شکست را به صورت زیر می نویسیم:

برای هر ماده ای (به استثنای خلاء)، مقدار ضریب شکست به فرکانس نور و پارامترهای ماده (دما، چگالی و غیره) بستگی دارد. برای گازهای کمیاب، ضریب شکست برابر است.

اگر ماده ناهمسانگرد باشد، n ​​به جهتی که نور در آن حرکت می کند و نحوه قطبش موج نور بستگی دارد.

بر اساس تعریف (1)، ضریب شکست مطلق را می توان به صورت زیر یافت:

که در آن ثابت دی الکتریک محیط است، و نفوذپذیری مغناطیسی محیط است.

ضریب شکست می تواند کمیت پیچیده ای در جذب محیط باشد. در محدوده طول موج نوری در = 1، ثابت دی الکتریک به صورت زیر نوشته می شود:

سپس ضریب شکست:

که در آن بخش واقعی ضریب شکست برابر است با:

منعکس کننده انکسار، بخش خیالی:

مسئول جذب است.

ضریب شکست نسبی

تعریف

ضریب شکست نسبی() محیط دوم نسبت به اولی را نسبت سرعت فاز نور در ماده اول به سرعت فاز در ماده دوم می گویند:

جایی که ضریب شکست مطلق محیط دوم است، ضریب شکست مطلق ماده اول است. در صورتی که title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;">, то вторая среда считается оптически более плотной, чем первая.!}

برای امواج تک رنگ، که طول آنها بسیار بیشتر از فاصله بین مولکول های یک ماده است، قانون اسنل برآورده می شود:

زاویه تابش کجاست، زاویه انکسار است، ضریب شکست نسبی ماده ای است که نور شکسته در آن منتشر می شود، نسبت به محیطی که موج فرودی نور در آن منتشر شده است.

واحدهای اندازه گیری

ضریب شکست یک کمیت بدون بعد است.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

ورزش کنید	اگر یک پرتو نور از شیشه به هوا بگذرد، زاویه محدود بازتاب داخلی کل () چقدر خواهد بود. ضریب شکست شیشه n=1.52 در نظر گرفته می شود.
راه حل	با بازتاب داخلی کل، زاویه شکست () بزرگتر یا مساوی است ). برای یک زاویه، قانون شکست به شکل زیر تبدیل می شود: از آنجایی که زاویه تابش پرتو برابر با زاویه بازتاب است، می توانیم بنویسیم که: با توجه به شرایط مشکل، پرتو از جریان به هوا عبور می کند، این بدان معنی است که بیایید محاسبات را انجام دهیم:
پاسخ دهید

مثال 2

ورزش کنید	رابطه بین زاویه تابش پرتو نور () و ضریب شکست یک ماده (n) چیست؟ اگر زاویه بین پرتوهای بازتابی و شکسته شده برابر باشد؟ پرتو از هوا به ماده می افتد.
راه حل	بیایید یک نقاشی بکشیم.

هنگام حل مشکلات اپتیک، اغلب باید ضریب شکست شیشه، آب یا ماده دیگری را بدانید. علاوه بر این، در شرایط مختلف، می توان از مقادیر مطلق و نسبی این کمیت استفاده کرد.

دو نوع ضریب شکست

ابتدا، اجازه دهید در مورد آنچه این عدد نشان می دهد صحبت کنیم: چگونه جهت انتشار نور در یک یا آن محیط شفاف تغییر می کند. علاوه بر این، یک موج الکترومغناطیسی می تواند از خلاء به وجود آید و سپس ضریب شکست شیشه یا ماده دیگر مطلق نامیده می شود. در بیشتر موارد، مقدار آن در محدوده 1 تا 2 قرار دارد. فقط در موارد بسیار نادر ضریب شکست بزرگتر از دو است.

اگر در جلوی جسم چگالی متوسط ​​​​تر از خلاء وجود داشته باشد، آنها از یک مقدار نسبی صحبت می کنند. و به عنوان نسبت دو مقدار مطلق محاسبه می شود. به عنوان مثال، ضریب شکست نسبی آب-شیشه برابر با ضریب مقادیر مطلق شیشه و آب خواهد بود.

در هر صورت، با حرف لاتین "en" - n مشخص می شود. این مقدار با تقسیم مقادیر مشابه بر یکدیگر به دست می آید، بنابراین صرفاً ضریبی است که نامی ندارد.

برای محاسبه ضریب شکست از چه فرمولی می توان استفاده کرد؟

اگر زاویه تابش را "آلفا" و زاویه شکست را "بتا" در نظر بگیریم، فرمول قدر مطلق ضریب شکست به این صورت است: n = sin α/sin β. در ادبیات انگلیسی زبان اغلب می توانید نام متفاوتی پیدا کنید. وقتی زاویه تابش i است و زاویه شکست r است.

فرمول دیگری برای محاسبه ضریب شکست نور در شیشه و سایر محیط های شفاف وجود دارد. مربوط به سرعت نور در خلاء و همینطور ولی در ماده مورد نظر است.

سپس اینگونه به نظر می رسد: n = c/νλ. در اینجا c سرعت نور در خلاء، ν سرعت آن در محیط شفاف و λ طول موج است.

ضریب شکست به چه چیزی بستگی دارد؟

با سرعت انتشار نور در محیط مورد نظر تعیین می شود. هوا از این نظر بسیار نزدیک به خلاء است، بنابراین امواج نور عملاً بدون انحراف از جهت اصلی خود در آن منتشر می شوند. بنابراین، اگر ضریب شکست هوای شیشه ای یا هر ماده دیگری که در همسایگی هوا قرار دارد تعیین شود، دومی به طور معمول به عنوان خلاء در نظر گرفته می شود.

هر محیط دیگری ویژگی های خاص خود را دارد. آنها چگالی های متفاوتی دارند، دمای مخصوص به خود و همچنین تنش های الاستیک دارند. همه اینها بر نتیجه شکست نور توسط ماده تأثیر می گذارد.

ویژگی های نور نقش مهمی در تغییر جهت انتشار موج دارند. نور سفید از رنگ های مختلفی از قرمز تا بنفش تشکیل شده است. هر قسمت از طیف به روش خاص خود شکسته می شود. علاوه بر این، مقدار اندیکاتور برای موج قسمت قرمز طیف همیشه کمتر از بقیه خواهد بود. به عنوان مثال، ضریب شکست شیشه TF-1 به ترتیب از 1.6421 تا 1.67298 از قسمت قرمز تا بنفش طیف متغیر است.

نمونه هایی از مقادیر برای مواد مختلف

در اینجا مقادیر مقادیر مطلق، یعنی ضریب شکست زمانی که یک پرتو از خلاء (که معادل هوا است) از یک ماده دیگر عبور می کند، آمده است.

این ارقام در صورت نیاز به تعیین ضریب شکست شیشه نسبت به سایر محیط ها مورد نیاز خواهند بود.

برای حل مسائل از چه مقادیر دیگری استفاده می شود؟

بازتاب کامل هنگامی مشاهده می شود که نور از یک محیط متراکم تر به یک محیط کمتر متراکم عبور می کند. در اینجا، در یک زاویه تابش معین، شکست در یک زاویه قائم رخ می دهد. یعنی پرتو در امتداد مرز دو رسانه می لغزد.

زاویه محدود بازتاب کل حداقل مقدار آن است که در آن نور به محیطی با چگالی کمتر فرار نمی کند. کمتر از آن به معنای شکست، و بیشتر به معنای بازتاب به همان محیطی است که نور از آن حرکت کرده است.

وظیفه شماره 1

وضعیت. ضریب شکست شیشه دارای مقدار 1.52 است. لازم است زاویه محدودی که در آن نور به طور کامل از سطح مشترک سطوح منعکس می شود تعیین شود: شیشه با هوا، آب با هوا، شیشه با آب.

شما باید از داده های ضریب شکست برای آب که در جدول آورده شده است استفاده کنید. برابر با وحدت برای هوا گرفته می شود.

راه حل در هر سه مورد به محاسبات با استفاده از فرمول خلاصه می شود:

sin α 0 /sin β = n 1 /n 2، که در آن n 2 به محیطی که نور از آن منتشر می شود، و n 1 به جایی که نور نفوذ می کند، اشاره دارد.

حرف α 0 زاویه حد را نشان می دهد. مقدار زاویه β 90 درجه است. یعنی سینوس آن یکی می شود.

برای مورد اول: sin α 0 = 1 / n شیشه، سپس زاویه محدود برابر با آرکسین شیشه 1 / n است. 1/1.52 = 0.6579. زاویه 41.14 درجه است.

در مورد دوم، هنگام تعیین آرکسین، باید مقدار ضریب شکست آب را جایگزین کنید. کسری 1 /n از آب مقدار 1/1.33 = 0.7519 را می گیرد.

مورد سوم با نسبت n آب و n لیوان توصیف می شود. آرکسین باید برای کسری محاسبه شود: 1.33/1.52، یعنی عدد 0.875. مقدار زاویه محدود را با کمان آن پیدا می کنیم: 61.05º.

پاسخ: 41.14 درجه، 48.75 درجه، 61.05 درجه.

مشکل شماره 2

وضعیت. یک منشور شیشه ای در ظرفی با آب غوطه ور می شود. ضریب شکست آن 1.5 است. منشور مبتنی بر مثلث قائم الزاویه است. پایه بزرگتر عمود بر پایین قرار دارد و پایه دوم موازی با آن است. یک پرتو نور به طور معمول بر روی سطح بالایی منشور می افتد. کوچکترین زاویه بین یک پایه افقی و هیپوتنوس چقدر باید باشد تا نور به پایه ای که عمود بر ته ظرف قرار دارد برسد و از منشور خارج شود؟

برای اینکه پرتو به روشی که توضیح داده شد از منشور خارج شود، باید با حداکثر زاویه روی وجه داخلی بیفتد. این زاویه محدود کننده برابر با زاویه مورد نظر مثلث قائم الزاویه است. از قانون شکست نور، معلوم می شود که سینوس زاویه محدود تقسیم بر سینوس 90 درجه برابر است با نسبت دو ضریب شکست: آب به شیشه.

محاسبات منجر به مقدار زیر برای زاویه محدود می شود: 62º30´.