Гэрэл нь мөн чанараараа өөр өөр орчинд янз бүрийн хурдтайгаар дамждаг. Дундаж нягт байх тусам гэрлийн тархалтын хурд бага байх болно. Материалын нягтрал болон тухайн материал дахь гэрлийн тархалтын хурдтай холбоотой зохих хэмжүүрийг тогтоосон. Энэ хэмжүүрийг хугарлын индекс гэж нэрлэдэг. Аливаа материалын хувьд хугарлын илтгэгчийг вакуум дахь гэрлийн хурдтай харьцуулахад хэмждэг (вакуумыг ихэвчлэн чөлөөт орон зай гэж нэрлэдэг). Дараахь томъёо нь энэ харилцааг тодорхойлдог.

Материалын хугарлын илтгэгч өндөр байх тусам нягтрал ихтэй байдаг. Гэрлийн туяа нэг материалаас нөгөөд шилжихэд (өөр хугарлын индекстэй) хугарлын өнцөг нь тусах өнцгөөс ялгаатай байх болно. Хугарлын бага илтгэгчтэй орчинд нэвтэрч буй гэрлийн туяа тусах өнцгөөс их өнцгөөр гарах болно. Хугарлын өндөр илтгэгчтэй орчинд нэвтэрч буй гэрлийн туяа тусах өнцгөөс бага өнцгөөр гарах болно. Үүнийг Зураг дээр үзүүлэв. 3.5.

Цагаан будаа. 3.5.а. Өндөр N 1 дундаас бага N 2 орчинд дамжих цацраг

Цагаан будаа. 3.5.б. Бага N 1 орчиноос өндөр N 2 орчин руу дамжих туяа

Энэ тохиолдолд θ 1 нь тусгалын өнцөг, θ 2 нь хугарлын өнцөг юм. Зарим ердийн хугарлын үзүүлэлтүүдийг доор жагсаав.

Рентген туяаны хувьд шилний хугарлын илтгэгч агаараас үргэлж бага байдаг тул агаараас шил рүү шилжихдээ гэрлийн туяа шиг перпендикуляр руу биш харин перпендикуляраас хазайдаг нь сонирхолтой юм.

Физикийн хуулиуд нь аливаа бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх тодорхой стратеги төлөвлөх тооцоолол хийх, эсвэл янз бүрийн зориулалттай барилга байгууламж барих төслийг боловсруулахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Олон хэмжигдэхүүнийг тооцдог тул төлөвлөлтийн ажил эхлэхээс өмнө хэмжилт, тооцооллыг хийдэг. Жишээлбэл, шилний хугарлын илтгэгч нь тусгалын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синусын харьцаатай тэнцүү байна.

Тиймээс эхлээд өнцгийг хэмжих үйл явц байдаг, дараа нь тэдгээрийн синусыг тооцоолж, зөвхөн дараа нь хүссэн утгыг олж авах боломжтой. Хүснэгтийн өгөгдөл байгаа хэдий ч лавлах номууд нь бодит амьдрал дээр бараг боломжгүй хамгийн тохиромжтой нөхцлийг ашигладаг тул нэмэлт тооцоолол хийх нь зүйтэй. Тиймээс бодит байдал дээр үзүүлэлт нь хүснэгтээс ялгаатай байх бөгөөд зарим тохиолдолд энэ нь үндсэн ач холбогдолтой юм.

Үнэмлэхүй үзүүлэлт

Үнэмлэхүй хугарлын индекс нь шилний брэндээс хамаардаг, учир нь практикт найрлага, тунгалаг байдлын зэргээрээ ялгаатай олон тооны сонголтууд байдаг. Дунджаар энэ нь 1.5 бөгөөд нэг чиглэлд 0.2-оор хэлбэлздэг. Ховор тохиолдолд энэ үзүүлэлтээс хазайсан байж болно.

Дахин хэлэхэд, хэрэв үнэн зөв үзүүлэлт чухал бол нэмэлт хэмжилтээс зайлсхийх боломжгүй. Гэхдээ тэд 100% найдвартай үр дүнг өгдөггүй, учир нь хэмжилт хийх өдрийн тэнгэр дэх нарны байрлал, үүлэрхэг байдал эцсийн үнэ цэнэд нөлөөлнө. Аз болоход, тохиолдлын 99.99% -д шил гэх мэт материалын хугарлын илтгэгч нэгээс их, хоёроос бага гэдгийг мэдэхэд хангалттай бөгөөд бусад бүх арав, зууны нэг нь хамаагүй.

Физикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг форум дээр ихэвчлэн асуулт гарч ирдэг: шил, алмазны хугарлын илтгэгч гэж юу вэ? Эдгээр хоёр бодис нь гадаад төрхөөрөө ижил төстэй байдаг тул тэдгээрийн шинж чанар нь ойролцоогоор ижил байх ёстой гэж олон хүмүүс боддог. Гэхдээ энэ бол буруу ойлголт юм.

Шилний хамгийн их хугарал 1.7 орчим байх ба алмазын хувьд энэ үзүүлэлт 2.42 хүрдэг. Энэхүү эрдэнийн чулуу нь дэлхийн хугарлын илтгэгч нь 2-оос давсан цөөхөн материалуудын нэг юм. Энэ нь түүний талст бүтэц, гэрлийн цацрагийн тархалт өндөртэй холбоотой юм. Хүснэгтийн утгыг өөрчлөхөд зүсэлт нь хамгийн бага үүрэг гүйцэтгэдэг.

Харьцангуй үзүүлэлт

Зарим орчны харьцангуй үзүүлэлтийг дараах байдлаар тодорхойлж болно.

• - устай харьцуулахад шилний хугарлын илтгэгч ойролцоогоор 1.18 байна;
• - агаартай харьцуулахад ижил материалын хугарлын илтгэгч 1.5-тай тэнцүү;
• - архины хугарлын илтгэгч - 1.1.

Шалгуур үзүүлэлтийн хэмжилт, харьцангуй утгын тооцоог сайн мэддэг алгоритмын дагуу гүйцэтгэдэг. Харьцангуй параметрийг олохын тулд та хүснэгтийн нэг утгыг нөгөөд хуваах хэрэгтэй. Эсвэл хоёр орчинд туршилтын тооцоо хийж, дараа нь олж авсан өгөгдлийг хуваана. Иймэрхүү үйлдлүүд нь ихэвчлэн лабораторийн физикийн хичээлд явагддаг.

Хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох

Практикт шилний хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох нь нэлээд хэцүү байдаг, учир нь анхны өгөгдлийг хэмжихэд өндөр нарийвчлалтай багаж шаардлагатай байдаг. Тооцоололд алдаа байхгүй байхыг шаарддаг нарийн төвөгтэй томъёог ашигладаг тул аливаа алдаа нэмэгдэх болно.

Ерөнхийдөө энэ коэффициент нь тодорхой саадыг даван туулахад гэрлийн цацрагийн тархалтын хурд хэдэн удаа удааширч байгааг харуулдаг. Тиймээс энэ нь зөвхөн ил тод материалын хувьд ердийн зүйл юм. Хийн хугарлын илтгэгчийг жишиг утга, өөрөөр хэлбэл нэгж болгон авна. Тооцооллыг хийхдээ ямар нэгэн үнэ цэнээс эхлэх боломжтой байх үүднээс үүнийг хийсэн.

Хэрэв нарны туяа хүснэгтийн утгатай тэнцүү хугарлын илтгэгчтэй шилний гадаргуу дээр унавал түүнийг хэд хэдэн аргаар өөрчилж болно.

• 1. Хугарлын илтгэгч нь шилнийхээс өндөр байх хальсыг дээрээс нь наа. Энэхүү зарчмыг зорчигчдын ая тухыг сайжруулах, жолооч замын хөдөлгөөний нөхцөл байдлыг илүү тодорхой харах боломжийг олгох үүднээс машины цонхны өнгөлгөөг ашигладаг. Мөн хальс нь хэт ягаан туяаг саатуулдаг.
• 2. Шилийг будгаар будна. Хямдхан нарны шил үйлдвэрлэгчид үүнийг хийдэг боловч энэ нь алсын хараанд хор хөнөөл учруулж болзошгүйг анхаарч үзэх нь зүйтэй. Сайн загварт шилийг тусгай технологи ашиглан нэн даруй өнгөт үйлдвэрлэдэг.
• 3. Шилийг шингэнд дүрнэ. Энэ нь зөвхөн туршилтанд хэрэгтэй.

Хэрэв гэрлийн туяа шилнээс дамждаг бол дараагийн материал дээрх хугарлын илтгэгчийг хүснэгтийн утгыг харьцуулах замаар олж авах боломжтой харьцангуй коэффициент ашиглан тооцоолно. Эдгээр тооцоолол нь практик эсвэл туршилтын ачааллыг гүйцэтгэдэг оптик системийг зохион бүтээхэд маш чухал юм. Энд байгаа алдаа нь хүлээн зөвшөөрөгдөхгүй, учир нь энэ нь бүхэл бүтэн төхөөрөмжийг буруу ажиллуулахад хүргэдэг бөгөөд дараа нь түүний тусламжтайгаар олж авсан мэдээлэл нь ашиггүй болно.

Хугарлын илтгэгчтэй шилэн доторх гэрлийн хурдыг тодорхойлохын тулд вакуум дахь хурдны үнэмлэхүй утгыг хугарлын илтгэгчээр хуваах хэрэгтэй. Өгөгдсөн зам дагуу гэрлийн цацрагийн жигд хөдөлгөөнд саад болох бодис байхгүй тул хугарал тэнд ажиллахгүй тул вакуумыг лавлагаа болгон ашигладаг.

Тооцоолсон аливаа үзүүлэлтийн хувьд хугарлын илтгэгч нь үргэлж нэгдлээс их байдаг тул хурд нь лавлагаа дундаас бага байх болно.

Та 8-р ангийн физикийн хичээлээр гэрлийн хугарлын үзэгдлийн талаар олж мэдсэн. Одоо та гэрэл нь тодорхой давтамжийн хүрээний цахилгаан соронзон долгион гэдгийг мэддэг болсон. Гэрлийн мөн чанарын талаархи мэдлэг дээр үндэслэн та хугарлын физик шалтгааныг ойлгож, түүнтэй холбоотой бусад олон гэрлийн үзэгдлүүдийг тайлбарлаж чадна.

Цагаан будаа. 141. Нэг орчноос нөгөөд шилжихэд туяа хугарна, өөрөөр хэлбэл тархалтын чиглэл өөрчлөгдөнө.

Гэрлийн хугарлын хуулийн дагуу (Зураг 141):

• цацраг тусах цэг дээрх хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйс рүү татсан тусгал, хугарсан болон перпендикуляр туяа нь нэг хавтгайд байрладаг; тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь эдгээр хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хувьд тогтмол утга юм.

Энд n 21 нь эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч юм.

Хэрэв цацраг вакуумаас ямар нэгэн орчинд дамждаг бол

Энд n нь хоёр дахь орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч (эсвэл зүгээр л хугарлын илтгэгч) юм. Энэ тохиолдолд эхний "дунд" нь вакуум бөгөөд үнэмлэхүй утгыг нэгдмэл байдлаар авдаг.

Гэрлийн хугарлын хуулийг Нидерландын эрдэмтэн Виллеборд Снеллиус 1621 онд туршилтаар нээсэн. Энэ хуулийг түүнийг нас барсны дараа эрдэмтний баримт бичигт олдсон оптикийн тухай өгүүлэлд томъёолжээ.

Снеллийн нээлтийн дараа хэд хэдэн эрдэмтэд гэрлийн хугарал нь хоёр зөөвөрлөгчийн хилээр дамжин өнгөрөх хурд нь өөрчлөгдсөнтэй холбоотой гэж таамаглаж байв. Энэхүү таамаглалын үнэн зөвийг Францын математикч Пьер Ферма (1662 онд), Голландын физикч Кристиан Гюйгенс (1690 онд) нар бие даан хийсэн онолын нотолгоогоор баталгаажуулсан. Тэд янз бүрийн аргаар ижил үр дүнд хүрсэн нь үүнийг нотолж байна

• тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь эдгээр орчин дахь гэрлийн хурдны харьцаатай тэнцүү байх эдгээр хоёр мэдээллийн хэрэгслийн тогтмол утга юм.

Тэгшитгэл (3)-аас үзэхэд хэрэв хугарлын өнцөг β нь тусах өнцгөөс бага бол хоёр дахь орчинд өгөгдсөн давтамжийн гэрэл эхнийхээс илүү удаан тархдаг, өөрөөр хэлбэл V 2.

Тэгшитгэл (3)-д багтсан хэмжигдэхүүнүүдийн хоорондын хамаарал нь харьцангуй хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох өөр томьёоллыг бий болгох зайлшгүй шалтгаан болсон.

• Эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч нь эдгээр орчин дахь гэрлийн хурдны харьцаатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

n 21 = v 1 / v 2 (4)

Вакуумаас ямар нэгэн орчинд гэрлийн туяа дамждаг. (4) тэгшитгэлийн v1-ийг вакуум дахь гэрлийн хурдаар c, v 2-ыг v дундах гэрлийн хурдаар сольсноор бид үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчийн тодорхойлолт болох (5) тэгшитгэлийг олж авна.

• Орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч нь вакуум дахь гэрлийн хурдыг тухайн орчин дахь гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцаатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн юм.

(4) ба (5) тэгшитгэлийн дагуу n 21 нь гэрлийн хурд нэг орчноос нөгөөд шилжихэд хэдэн удаа, n - вакуумаас орчин руу шилжихэд хэдэн удаа өөрчлөгдөж байгааг харуулна. Энэ бол хугарлын индексийн физик утга юм.

Аливаа бодисын үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч n-ийн утга нэгээс их байна (энэ нь физик лавлах номын хүснэгтэд агуулагдсан мэдээллээр батлагдсан). Дараа нь (5) тэгшитгэлийн дагуу c/v > 1 ба c > v, өөрөөр хэлбэл аливаа бодис дахь гэрлийн хурд нь вакуум дахь гэрлийн хурдаас бага байна.

Хатуу үндэслэл өгөхгүйгээр (тэдгээр нь нарийн төвөгтэй бөгөөд төвөгтэй байдаг) вакуумаас бодис руу шилжих явцад гэрлийн хурд буурах шалтгаан нь гэрлийн долгионы атом ба материйн молекулуудтай харилцан үйлчлэлцэх явдал гэдгийг бид тэмдэглэж байна. Бодисын оптик нягтрал их байх тусам энэ харилцан үйлчлэл илүү хүчтэй, гэрлийн хурд багасч, хугарлын илтгэгч өндөр байна. Тиймээс орчин дахь гэрлийн хурд ба үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчийг энэ орчны шинж чанараар тодорхойлно.

Бодисын хугарлын индексийн тоон утгууд дээр үндэслэн тэдгээрийн оптик нягтыг харьцуулж болно. Жишээлбэл, янз бүрийн төрлийн шилний хугарлын илтгэгч 1.470-2.040, усны хугарлын илтгэгч 1.333 байна. Энэ нь шил нь уснаас илүү нягтралтай гэсэн үг юм.

Хоёр зөөвөрлөгчийн зааг дээр хурд өөрчлөгдөхөд гэрлийн долгионы тархалтын чиглэл яагаад өөрчлөгддөгийг тайлбарлаж болох 142-р зураг руу орцгооё.

Цагаан будаа. 142. Гэрлийн долгион агаараас ус руу шилжихэд гэрлийн хурд буурч, долгионы урд хэсэг, түүгээр хурд нь чиглэлээ өөрчилдөг.

Зурагт агаараас ус руу шилжиж буй гэрлийн долгионыг а өнцгөөр эдгээр зөөвөрлөгчүүдийн хоорондох интерфейс дээр тусч байгааг харуулж байна. Агаарт гэрэл v 1 хурдтай, усанд бага хурдтай v 2 хурдтай тархдаг.

Долгионы А цэг нь хамгийн түрүүнд хил хязгаарт хүрдэг. Тодорхой хугацааны дотор агаарт ижил v 1 хурдтай хөдөлж буй В цэг нь В цэгт хүрнэ." Үүний зэрэгцээ бага хурдтай v 2 усанд хөдөлж буй А цэг богино зайд аялах болно. , зөвхөн А цэгт хүрнэ." Энэ тохиолдолд усан дахь AB долгионы урд хэсэг нь агаар дахь AB долгионы урд хэсэгтэй харьцуулахад тодорхой өнцгөөр эргэлддэг. Мөн хурдны вектор (долгионы урд талд үргэлж перпендикуляр бөгөөд түүний тархалтын чиглэлтэй давхцдаг) эргэлдэж, OO шулуун шугам руу ойртож, хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр байна. Энэ тохиолдолд хугарлын өнцөг β. тусах өнцөг α-аас бага болж гэрлийн хугарал ингэж явагдана.

Өөр орчин руу шилжиж, долгионы фронтыг эргүүлэх үед долгионы урт мөн өөрчлөгддөг нь зурагнаас тодорхой харагдаж байна: оптик нягтралтай орчинд шилжих үед хурд буурч, долгионы урт нь бас буурдаг (λ 2)< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.

Асуултууд

1. Хоёр бодисын аль нь оптик нягтралтай вэ?
2. Хугарлын индексийг гэрлийн хурдаар хэрхэн тодорхойлдог вэ?
3. Гэрэл хаана хамгийн хурдан тархдаг вэ?
4. Вакуумаас орчинд эсвэл бага оптик нягтралтай дундаас өндөр орчинд шилжих үед гэрлийн хурд буурах физик шалтгаан юу вэ?
5. Орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч ба түүний гэрлийн хурдыг юу тодорхойлдог вэ (өөрөөр хэлбэл энэ нь юунаас хамаардаг вэ)?
6. 142-р зурагт юу дүрслэгдсэнийг бидэнд хэлээч.

Дасгал хийх

Хугарлын хуулийг боловсруулахдаа §81-д оруулсан хугарлын илтгэгчийн талаар илүү дэлгэрэнгүй авч үзье.

Хугарлын илтгэгч нь туяа унах орчин болон нэвтрэн орох орчны аль алиных нь оптик шинж чанараас хамаарна. Ямар ч орчинд вакуумаас гэрэл тусахад олж авсан хугарлын илтгэгчийг тухайн орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч гэнэ.

Цагаан будаа. 184. Хоёр зөөвөрлөгчийн харьцангуй хугарлын илтгэгч:

Эхний орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч хоёр дахь орчных - . Эхний болон хоёр дахь зөөвөрлөгчийн зааг дээрх хугарлыг харгалзан үзэхэд харьцангуй хугарлын илтгэгч гэж нэрлэгддэг эхний орчноос хоёрдугаарт шилжих үеийн хугарлын илтгэгч нь хугарлын үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүдийн харьцаатай тэнцүү байх ёстой. хоёр дахь болон эхний хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл:

(Зураг 184). Үүний эсрэгээр, хоёр дахь орчноос эхнийх рүү шилжихэд харьцангуй хугарлын илтгэгч байдаг

Хоёр зөөвөрлөгчийн харьцангуй хугарлын илтгэгч ба тэдгээрийн үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлтүүдийн хооронд тогтоосон холболтыг урвуу хугарлын хуулийн (§82) адилаар шинэ туршилтгүйгээр онолын хувьд гаргаж болно.

Илүү өндөр хугарлын илтгэгчтэй орчинг оптик нягтрал гэж нэрлэдэг. Агаартай харьцуулахад янз бүрийн мэдээллийн хэрэгслийн хугарлын илтгэгчийг ихэвчлэн хэмждэг. Агаарын үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч нь . Тиймээс аливаа орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч нь түүний агаартай харьцуулахад хугарлын илтгэгчтэй томьёогоор холбогддог.

Хүснэгт 6. Агаартай харьцуулахад янз бүрийн бодисын хугарлын илтгэгч

Хугарлын илтгэгч нь гэрлийн долгионы уртаас, өөрөөр хэлбэл түүний өнгөнөөс хамаарна. Янз бүрийн өнгө нь хугарлын янз бүрийн үзүүлэлттэй тохирдог. Дисперс гэж нэрлэгддэг энэ үзэгдэл нь оптикт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Бид энэ үзэгдлийг дараагийн бүлгүүдэд дахин дахин авч үзэх болно. Хүснэгтэд өгсөн өгөгдөл. 6, шар гэрлийг харна уу.

Тусгалын хуулийг хугарлын хуультай ижил хэлбэрээр албан ёсоор бичиж болно гэдэг нь сонирхолтой юм. Харгалзах туяаны перпендикуляраас өнцгийг үргэлж хэмжихээр тохиролцсон гэдгийг санаарай. Тиймээс бид тусгалын өнцөг ба тусгалын өнцгийг эсрэг тэмдэгтэй байх ёстой, өөрөөр хэлбэл. тусгалын хуулийг гэж бичиж болно

(83.4)-ийг хугарлын хуультай харьцуулж үзвэл тусгалын хуулийг -ийн хугарлын хуулийн онцгой тохиолдол гэж үзэж болно. Тусгал ба хугарлын хуулиудын энэхүү албан ёсны ижил төстэй байдал нь практик асуудлыг шийдвэрлэхэд ихээхэн ач холбогдолтой юм.

Өмнөх танилцуулгад хугарлын илтгэгч нь түүгээр дамжин өнгөрөх гэрлийн эрчмээс үл хамааран орчны тогтмол гэсэн утгатай байв. Хугарлын илтгэгчийн ийм тайлбар нь нэлээд байгалийн юм, гэхдээ орчин үеийн лазерыг ашиглан цацрагийн өндөр эрчимтэй байж болох тохиолдолд энэ нь үндэслэлгүй юм. Хүчтэй гэрлийн цацраг дамждаг орчны шинж чанар нь энэ тохиолдолд түүний эрчмээс хамаарна. Тэдний хэлснээр орчин нь шугаман бус болдог. Дунд зэргийн шугаман бус байдал нь ялангуяа өндөр эрчимтэй гэрлийн долгион нь хугарлын илтгэгчийг өөрчилдөгт илэрдэг. Хугарлын илтгэгчийн цацрагийн эрчмээс хамаарах хамаарал нь хэлбэртэй байна

Энд ердийн хугарлын илтгэгч, шугаман бус хугарлын илтгэгч ба пропорциональ хүчин зүйл юм. Энэ томьёоны нэмэлт нэр томъёо нь эерэг эсвэл сөрөг байж болно.

Хугарлын илтгэгчийн харьцангуй өөрчлөлт харьцангуй бага байна. Шугаман бус хугарлын илтгэгчийн үед. Гэсэн хэдий ч хугарлын индекс дэх ийм жижиг өөрчлөлтүүд ч мэдэгдэхүйц юм: тэдгээр нь гэрлийг өөртөө төвлөрүүлэх өвөрмөц үзэгдэлээр илэрдэг.

Эерэг шугаман бус хугарлын илтгэгчтэй орчинг авч үзье. Энэ тохиолдолд гэрлийн эрч хүч нэмэгдэж байгаа газрууд нь хугарлын илтгэгч нэмэгдсэн бүсүүд юм. Дүрмээр бол бодит лазерын цацрагийн хувьд цацрагийн туяаны хөндлөн огтлол дахь эрчмийн тархалт жигд бус байдаг: тэнхлэгийн дагуу эрчим нь хамгийн их бөгөөд туяаны ирмэг рүү жигд буурдаг. 185 хатуу муруй. Үүнтэй төстэй тархалт нь лазер туяа тархдаг тэнхлэгийн дагуух шугаман бус орчинтой эсийн хөндлөн огтлолын хугарлын илтгэгчийн өөрчлөлтийг мөн тодорхойлдог. Кюветийн тэнхлэгийн дагуу хамгийн их байдаг хугарлын илтгэгч нь түүний хана руу жигдхэн буурдаг (185-р зураг дээрх тасархай муруй).

Хувьсах хугарлын илтгэгчтэй орчинд нэвтэрч буй лазерыг тэнхлэгтэй зэрэгцүүлэн орхиж буй цацрагийн туяа нь илүү том байх чиглэлд хазайдаг. Тиймээс кюветийн ойролцоох эрчимжилт нэмэгдэж байгаа нь энэ хэсэгт гэрлийн цацрагийн концентрацийг бий болгодог бөгөөд үүнийг хөндлөн огтлол ба Зураг дээр схемээр үзүүлэв. 185, энэ нь цаашид нэмэгдэхэд хүргэдэг. Эцсийн эцэст шугаман бус орчинд дамжин өнгөрөх гэрлийн цацрагийн үр дүнтэй хөндлөн огтлол нь мэдэгдэхүйц багасдаг. Гэрэл нь хугарлын өндөр илтгэгчтэй нарийн сувгаар дамждаг. Тиймээс цацрагийн лазер туяа нарийсч, шугаман бус орчин нь эрчимтэй цацрагийн нөлөөн дор цуглуулагч линз болж ажилладаг. Энэ үзэгдлийг өөртөө анхаарлаа төвлөрүүлэх гэж нэрлэдэг. Үүнийг жишээ нь шингэн нитробензолд ажиглаж болно.

Цагаан будаа. 185. Лазерын цацрагийн туяаны хөндлөн огтлолоор кюветт орох хэсэгт (а), оролтын төгсгөлийн ойролцоо (), дунд хэсэгт (), кюветийн гаралтын төгсгөлд () цацрагийн эрчим ба хугарлын илтгэгчийн тархалт. )

Ил тод хатуу биетүүдийн хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох

Мөн шингэн

Төхөөрөмж ба дагалдах хэрэгсэл: гэрлийн шүүлтүүр бүхий микроскоп, хөндлөн хэлбэртэй AB ​​тэмдэг бүхий хавтгай параллель хавтан; "RL" брэндийн рефрактометр; шингэний багц.

Ажлын зорилго:шил ба шингэний хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох.

Микроскоп ашиглан шилний хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох

Ил тод хатуу биетийн хугарлын илтгэгчийг тодорхойлохын тулд энэ материалаар хийсэн тэмдэг бүхий хавтгай параллель хавтанг ашигладаг.

Тэмдэглэгээ нь харилцан перпендикуляр хоёр зураасаас бүрдэх бөгөөд тэдгээрийн нэг нь (A) доод хэсэгт, хоёр дахь нь (B) хавтангийн дээд гадаргуу дээр хэрэглэнэ. Хавтанг монохромат гэрлээр гэрэлтүүлж, микроскопоор хардаг. Асаалттай
будаа. Зураг 4.7-д судалж буй хавтангийн хөндлөн огтлолыг босоо хавтгайгаар үзүүлэв.

AD ба AE туяа нь шилэн агаарын интерфейс дээр хугарсны дараа DD1 ба EE1 чиглэлд шилжиж микроскопын линз рүү ордог.

Дээрээс хавтанг харж буй ажиглагч DD1 ба EE1 цацрагуудын үргэлжлэл огтлолцол дээр байгаа А цэгийг хардаг, өөрөөр хэлбэл. C цэг дээр.

Ийнхүү А цэг нь ажиглагчид С цэг дээр байрлаж байгаа мэт харагдана. Хавтангийн материалын хугарлын илтгэгч n, зузаан d ба хавтангийн харагдах зузаан d1 хоорондын хамаарлыг олъё.

4.7 VD = VСtgi, BD = АВtgr, хаанаас байгаа нь тодорхой байна

tgi/tgr = AB/BC,

Энд AB = d – хавтангийн зузаан; BC = d1 хавтангийн харагдах зузаан.

Хэрэв i ба r өнцөг бага бол

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

тэдгээр. Sini/Sinr = d/d1.

Гэрлийн хугарлын хуулийг харгалзан бид олж авна

d/d1 хэмжилтийг микроскоп ашиглан хийдэг.

Микроскопын оптик загвар нь хоолойд суурилуулсан линз ба нүдний шилийг багтаасан ажиглалтын систем, толин тусгал, зөөврийн шүүлтүүрээс бүрдэх гэрэлтүүлгийн систем гэсэн хоёр системээс бүрдэнэ. Хоолойн хоёр талд байрлах бариулыг эргүүлэх замаар дүрсийг төвлөрүүлдэг.

Залгах масштабтай дискийг баруун бариулын тэнхлэгт суурилуулсан.

Тогтмол заагчтай харьцуулахад залгах дагуу b-ийн заалт нь линзээс микроскопын шат хүртэлх h зайг тодорхойлно.

k коэффициент нь бариулыг 1° эргүүлэхэд микроскопын хоолой ямар өндөрт шилжихийг заана.

Энэ тохиргооны линзний диаметр нь h зайтай харьцуулахад бага байдаг тул линз рүү орох хэт туяа нь микроскопын оптик тэнхлэгтэй жижиг i өнцөг үүсгэдэг.

Хавтан дахь гэрлийн хугарлын өнцөг r нь i өнцгөөс бага, i.e. нь мөн жижиг бөгөөд энэ нь нөхцөл (4.5)-д нийцдэг.

Ажлын дараалал

1. Хавтанг микроскопын тайзан дээр А ба В шугамын огтлолцох цэгийг байрлуулна (Зураг 1).

Хугарлын индекс

4.7) харагдахуйц байсан.

2. Өргөх механизмын бариулыг эргүүлж хоолойг дээд байрлалд нь дээшлүүлнэ.

3. Нүдний шилээр харахад бариулыг эргүүлж микроскопын хоолойг жигд доошлуулж, хавтангийн дээд гадаргууд B зураасны тодорхой дүрс харагдах талбарт харагдах болно. Микроскопын линзээс хавтангийн дээд ирмэг хүртэлх h1 зайтай пропорциональ мөчний b1 заалтыг бичнэ үү: h1 = kb1 (Зураг 1).

4. Ажиглагчийн үзэж байгаагаар С цэг дээр байгаа мэт санагдах А зураасны тодорхой дүр төрхийг олж авах хүртэл хоолойг жигд доошлуул. Линзээс хавтангийн дээд гадаргуу хүртэлх h1 зай нь b2-тэй пропорциональ байна.
h2 = kb2 (Зураг 4.8, b).

Ажиглагч тэдгээрийг адилхан тод хардаг тул B ба C цэгээс линз хүртэлх зай тэнцүү байна.

h1-h2 хоолойн шилжилт нь хавтангийн харагдах зузаантай тэнцүү байна (Зураг 1).

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

5. Цус харвалтын огтлолцол дээр d хавтангийн зузааныг хэмжинэ. Үүнийг хийхийн тулд судалж буй хавтан 1-ийн доор (Зураг 4.9) туслах шилэн хавтанг 2 байрлуулж, линз (хөнгөн) судалж буй хавтан дээр хүрэх хүртэл микроскопын хоолойг буулгана. a1 залгах заалтыг анхаарна уу. Судалж буй хавтанг авч, линз 2-р хавтанд хүрэх хүртэл микроскопын хоолойг буулгана.

Унших тэмдэглэл a2.

Дараа нь микроскопын линз нь судалж буй хавтангийн зузаантай тэнцүү өндөрт доошилно, өөрөөр хэлбэл.

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

6. Томъёог ашиглан хавтангийн материалын хугарлын илтгэгчийг тооцоол

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

7. Дээрх бүх хэмжилтийг 3 - 5 удаа давтаж, дундаж утга n, үнэмлэхүй ба харьцангуй алдаа rn, rn/n-ийг тооцоол.

Шингэний хугарлын илтгэгчийг рефрактометр ашиглан тодорхойлох

Хугарлын үзүүлэлтийг тодорхойлоход ашигладаг багажийг рефрактометр гэж нэрлэдэг.

RL рефрактометрийн ерөнхий дүр төрх ба оптик дизайныг Зураг дээр үзүүлэв. 4.10 ба 4.11.

Шингэний хугарлын илтгэгчийг RL рефрактометр ашиглан хэмжих нь өөр өөр хугарлын илтгэгчтэй хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох гэрлийн хугарлын үзэгдэл дээр суурилдаг.

Гэрлийн туяа (Зураг.

4.11) 1-р эх үүсвэрээс (улайсдаг чийдэн эсвэл өдрийн гэрлийн сарнисан гэрэл) 2-р толины тусламжтайгаар төхөөрөмжийн их бие дэх цонхоор 1.540 хугарлын илтгэгчтэй шилээр хийсэн 3 ба 4-р призмээс бүрдэх давхар призм рүү чиглүүлнэ. .

Дээд гэрэлтүүлгийн призмийн АА гадаргуу 3 (Зураг 1).

4.12, а) царцсан бөгөөд 3 ба 4-р призмийн завсарт нимгэн давхаргад хуримтлагдсан сарнисан гэрлээр шингэнийг гэрэлтүүлэхэд үйлчилдэг. Царцсан гадаргуугаас 3 сарнисан гэрэл судалж буй шингэний хавтгай параллель давхаргаар дамжин унана. доод призмийн диагональ нүүрэн дээр BB 4 өөр доор
i өнцгүүд тэгээс 90° хүртэл байна.

Тэсрэх бодисын гадаргуу дээрх гэрлийн нийт дотоод тусгалын үзэгдлээс зайлсхийхийн тулд судалж буй шингэний хугарлын илтгэгч нь 4-р призмийн шилний хугарлын илтгэгчээс бага байх ёстой.

1.540-аас бага.

Туслах өнцөг нь 90° гэрлийн цацрагийг бэлчээр гэж нэрлэдэг.

Шингэн шилний интерфэйс дээр хугарч буй гулсах туяа нь хугарлын хамгийн их өнцгөөр 4-р призмд шилжинэ. r pr< 90о.

D цэг дээрх гулсах цацрагийн хугарал (4.12, а-р зургийг үз) хуульд захирагддаг.

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

эсвэл nf = nst sinrpr, (4.12)

оноос хойш sinip = 1.

4-р призмийн ВС гадаргуу дээр гэрлийн цацрагийн дахин хугарал үүснэ

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

Энд a нь призмийн хугарлын туяа 4.

(4.12), (4.13), (4.14) тэгшитгэлийн системийг хамтад нь шийдснээр судалж буй шингэний хугарлын илтгэгч nj-ийг призмээс гарч буй цацрагийн хугарлын r'pr хязгаарлах өнцөгтэй холбох томъёог гаргаж болно. 4:

Хэрэв 4-р призмээс гарч буй цацрагийн замд дуран байрлуулсан бол түүний харах талбайн доод хэсэг гэрэлтэж, дээд хэсэг нь харанхуй болно. Гэрэл ба харанхуй талбайн хоорондох интерфейс нь хамгийн их хугарлын өнцөг r¢pr бүхий туяагаар үүсгэгддэг. Энэ системд r¢pr-ээс бага хугарлын өнцөгтэй цацраг байхгүй байна (Зураг 1).

Тиймээс r¢pr-ийн утга ба хиароскурогийн хилийн байрлал нь зөвхөн судалж буй шингэний хугарлын илтгэгч nf-ээс хамаарна, учир нь nst ба a нь энэ төхөөрөмжид тогтмол байдаг.

nst, a, r¢pr-ийг мэдэж байгаа тул (4.15) томъёог ашиглан nl-ийг тооцоолж болно. Практикт (4.15) томъёог рефрактометрийн хуваарийг тохируулахад ашигладаг.

9-ийг масштаблахын тулд (харна уу.

будаа. 4.11) зүүн талд ld = 5893 Å хугарлын индексийн утгууд байна. 10 - 11 нүдний харааны урд талд (—-) тэмдэгтэй хавтан 8 байна.

Нүдний шилийг 8-р хавтантай хамт масштабын дагуу хөдөлгөснөөр тэмдгийг харанхуй болон цайвар харах талбайн хоорондох интерфэйстэй зэрэгцүүлэх боломжтой.

Тэмдэглэгээтэй давхцаж буй 9-р шатлалын хуваалт нь судалж буй шингэний хугарлын илтгэгчийн nl утгыг өгнө. Линз 6 ба нүдний шил 10 - 11 нь телескоп үүсгэдэг.

Эргэдэг призм 7 нь цацрагийн чиглэлийг өөрчилж, нүдний шил рүү чиглүүлдэг.

Судалгаанд хамрагдаж буй шил ба шингэний тархалтаас болж цагаан гэрэлд ажиглагдах үед харанхуй ба цайвар талбайн хоорондох тодорхой хилийн оронд солонгын өнгийн судал гарч ирдэг. Энэ нөлөөг арилгахын тулд дурангийн линзний өмнө дисперсийн компенсатор 5 суурилуулсан. Компенсаторын гол хэсэг нь гурван призмээс наасан, дурангийн тэнхлэгтэй харьцуулахад эргэлдэж чаддаг призм юм.

Призмийн хугарлын өнцөг ба тэдгээрийн материалыг lд =5893 Å долгионы урттай шар гэрэл хугаралгүй өнгөрч байхаар сонгосон. Хэрэв өнгөт цацрагийн зам дээр түүний тархалт нь тэнцүү хэмжээтэй, гэхдээ хэмжих призм ба шингэний дисперсийн шинж тэмдгийн эсрэг байхаар нөхөн олговрын призм суурилуулсан бол нийт дисперс тэг болно. Энэ тохиолдолд гэрлийн цацрагийг цагаан туяа болгон цуглуулах бөгөөд түүний чиглэл нь хязгаарлах шар туяаны чиглэлтэй давхцдаг.

Тиймээс нөхөн олговорын призмийг эргүүлэх үед өнгөт будалт арилдаг. Призм 5-тай хамт дисперсийн хэлхээ 12 хөдөлгөөнгүй заагчтай харьцуулахад эргэлддэг (4.10-р зургийг үз). Мөчирний эргэлтийн өнцөг Z нь судалж буй шингэний дундаж тархалтын утгыг дүгнэх боломжийг олгодог.

Залгах масштаб нь төгссөн байх ёстой. Суурилуулалтын ажлын хуваарийг хавсаргасан болно.

Ажлын дараалал

1. 3-р призмийг өргөж, 4-р призмийн гадаргуу дээр туршилтын шингэнээс 2-3 дусал дусааж, 3-р призмийг доошлуулна (4.10-р зургийг үз).

3. Нүдний онилгоо ашиглан цар хүрээ болон харааны талбаруудын хоорондох интерфэйсийн хурц дүрсийг олж аваарай.

4. Компенсатор 5-ын бариулыг 12 эргүүлснээр харааны талбайн хоорондох интерфейсийн өнгийг устгана.

Нүдний шилийг масштабын дагуу хөдөлгөж, (—-) тэмдгийг харанхуй ба цайвар талбаруудын хилтэй уялдуулж, шингэний үзүүлэлтийн утгыг бичнэ үү.

6. Санал болгож буй шингэний багцыг шалгаж, хэмжилтийн алдааг үнэлнэ.

7. Хэмжилт бүрийн дараа призмийн гадаргууг нэрмэл усанд дэвтээсэн шүүлтүүрийн цаасаар арчина.

Аюулгүй байдлын асуултууд

Сонголт 1

Орчны үнэмлэхүй ба харьцангуй хугарлын индексийг тодорхойлно уу.

2. Хоёр зөөвөрлөгч (n2> n1, ба n2) хоорондын интерфэйс дээрх цацрагийн замыг зур.< n1).

3. Хугарлын илтгэгч n-ийг хавтангийн d зузаан ба харагдахуйц зузаан d¢-тай холбосон хамаарлыг ол.

4. Даалгавар.Тодорхой бодисын хувьд нийт дотоод ойлтын хязгаарлах өнцөг нь 30 ° байна.

Энэ бодисын хугарлын илтгэгчийг ол.

Хариулт: n =2.

Сонголт 2

1. Нийт дотоод тусгал ямар үзэгдэл вэ?

2. RL-2 рефрактометрийн загвар, ажиллах зарчмыг тайлбарлана уу.

3. Рефрактометрийн компенсаторын үүргийг тайлбарла.

4. Даалгавар. Дугуй салны голоос гэрлийн чийдэнг 10 м-ийн гүнд буулгадаг. Гэрлийн чийдэнгээс нэг ч туяа гадаргуу дээр хүрэх ёсгүй тул салны хамгийн бага радиусыг ол.

Хариулт: R = 11.3 м.

ХУГРАГДАХ ИНДЕКС, эсвэл ХУГРАГДАХ ИНДЕКС, нь тунгалаг орчны хугарлын хүчийг тодорхойлдог хийсвэр тоо юм. Хугарлын илтгэгчийг Латин үсгээр π гэж тэмдэглэсэн бөгөөд хоосон газраас өгөгдсөн тунгалаг орчинд орж буй цацрагийн тусгалын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синустай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог.

n = sin α/sin β = const буюу хоосон байдал дахь гэрлийн хурдыг өгөгдсөн тунгалаг орчин дахь гэрлийн хурдтай харьцуулсан харьцаагаар: n = c/νλ хоосон байдлаас өгөгдсөн тунгалаг орчинд шилжих.

Хугарлын илтгэгчийг орчны оптик нягтын хэмжүүр гэж үздэг

Ийм байдлаар тодорхойлсон хугарлын илтгэгчийг харьцангуй гэж нэрлэгддэг хугарлын илтгэгчээс ялгаатай нь үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч гэж нэрлэдэг.

д. Гэрлийн хугарлын илтгэгч өөрчлөгдөхөд цацрагийн тархалтын хурд хэдэн удаа удааширч байгааг харуулдаг бөгөөд энэ нь цацрагийг дундаас өнгөрөхөд тусах өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синустай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог. нэг нягтралаас нөгөө нягтын дунд. Харьцангуй хугарлын илтгэгч нь үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчүүдийн харьцаатай тэнцүү байна: n = n2/n1, энд n1 ба n2 нь эхний болон хоёр дахь орчны үнэмлэхүй хугарлын үзүүлэлт юм.

Хатуу, шингэн ба хийн бүх биетүүдийн үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч нь нэгдмэл байдлаас их бөгөөд 1-ээс 2 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд ховор тохиолдолд 2-оос их байдаг.

Хугарлын илтгэгч нь орчны шинж чанар болон гэрлийн долгионы уртаас хамаардаг ба долгионы урт багасах тусам нэмэгддэг.

Тиймээс p үсэгт индексийг оноож, индикатор нь аль долгионы уртад хамаарахыг заадаг.

ХУГРАГДАХ ИНДЕКС

Жишээлбэл, TF-1 шилний хувьд спектрийн улаан хэсэгт хугарлын илтгэгч nC = 1.64210, ягаан хэсэгт nG' = 1.67298 байна.

Зарим тунгалаг биетүүдийн хугарлын үзүүлэлтүүд

Агаар - 1.000292

Ус - 1334

Эфир - 1358

этилийн спирт - 1.363

Глицерин - 1473

Органик шил (plexiglass) - 1, 49

Бензол - 1.503

(Титэм шил - 1.5163

Гацуур (Канад), бальзам 1.54

Шилэн хүнд титэм - 1, 61 26

Цахиурт шил - 1.6164

Нүүрстөрөгчийн дисульфид - 1.629

Шилэн хүнд цахиур - 1, 64 75

монобромонафталин - 1.66

Шил бол хамгийн хүнд цахиур юм - 1.92

Алмаз - 2.42

Спектрийн янз бүрийн хэсгүүдийн хугарлын илтгэгчийн ялгаа нь хроматизмын шалтгаан болдог, i.e.

хугарлын элементүүдээр дамжин өнгөрөх цагаан гэрлийн задрал - линз, призм гэх мэт.

Лабораторийн ажил No41

Шингэний хугарлын илтгэгчийг рефрактометр ашиглан тодорхойлох

Ажлын зорилго: рефрактометр ашиглан шингэний хугарлын илтгэгчийг нийт дотоод тусгалын аргаар тодорхойлох. IRF-454B; уусмалын хугарлын илтгэгчийн түүний концентрацаас хамаарлыг судлах.

Суурилуулалтын тодорхойлолт

Монохроматик бус гэрэл хугарсан үед түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн өнгө болгон задарч, спектр болгон хувиргадаг.

Энэ үзэгдэл нь бодисын хугарлын илтгэгч гэрлийн давтамж (долгионы урт) -аас хамаардагтай холбоотой бөгөөд гэрлийн тархалт гэж нэрлэгддэг.

Долгионы урт дахь хугарлын илтгэгчээр орчны хугарлын хүчийг тодорхойлох нь заншилтай байдаг. λ = 589.3 нм (натрийн уурын спектрийн хоёр ойрхон шар шугамын дундаж долгионы урт).

60. Атом шингээлтийн шинжилгээнд уусмал дахь бодисын концентрацийг тодорхойлох ямар аргыг ашигладаг вэ?

Энэ хугарлын илтгэгчийг тодорхойлсон nД.

Тархалтын хэмжүүр нь зөрүүгээр тодорхойлогддог дундаж дисперс юм. nФ-nC), Хаана nФ- долгионы урт дахь бодисын хугарлын илтгэгч λ = 486.1 нм (устөрөгчийн спектрийн цэнхэр шугам), nC- бодисын хугарлын илтгэгч λ - 656.3 нм (устөрөгчийн спектрийн улаан шугам).

Бодисын хугарал нь харьцангуй тархалтын утгаар тодорхойлогддог: Лавлах номууд нь ихэвчлэн харьцангуй тархалтын эсрэг утгыг өгдөг, өөрөөр хэлбэл.

өөрөөр хэлбэл, дисперсийн коэффициент хаана байна, эсвэл Аббе тоо.

Шингэний хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох төхөөрөмж нь рефрактометрээс бүрдэнэ IRF-454Bүзүүлэлтийг хэмжих хязгаартай; хугарал nД 1.2-1.7 хооронд; туршилтын шингэн, призмийн гадаргууг арчих салфетка.

Рефрактометр IRF-454Bнь шингэний хугарлын илтгэгчийг шууд хэмжих, мөн лабораторийн нөхцөлд шингэний дундаж тархалтыг тодорхойлох зориулалттай багаж юм.

Төхөөрөмжийн ажиллах зарчим IRF-454Bгэрлийн нийт дотоод тусгалын үзэгдэл дээр үндэслэсэн.

Төхөөрөмжийн бүдүүвч диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.

Туршилт хийх шингэнийг 1 ба 2-р призмийн хоёр нүүрний хооронд байрлуулна. Призм 2 нь сайн өнгөлсөн ирмэгтэй. ABхэмжиж байгаа ба царцсан ирмэгтэй призм 1 А1 IN1 - гэрэлтүүлэг. Гэрлийн эх үүсвэрээс туяа ирмэг дээр унадаг А1 ХАМТ1 , хугарах, царцсан гадаргуу дээр унах А1 IN1 мөн энэ гадаргуугаар тархсан байдаг.

Дараа нь тэд судалж буй шингэний давхаргаар дамжин гадаргуу дээр хүрдэг. ABпризм 2.

Хугарлын хуулийн дагуу шингэн ба призм дэх цацрагийн хугарлын өнцөг нь хаана болон байна.

Туслах өнцөг нэмэгдэхийн хэрээр хугарлын өнцөг мөн нэмэгдэж, хамгийн их утгад хүрдэг, i.e.

д. шингэн дэх цацраг гадаргуу дээгүүр гулсах үед AB. Тиймээс, . Тиймээс 2-р призмээс гарч буй цацрагууд нь тодорхой өнцгөөр хязгаарлагддаг.

Шингэнээс 2-р призм рүү том өнцгөөр ирж буй туяа нь интерфэйс дээр бүхэлдээ дотоод тусгалд ордог ABмөн призмээр дамжиж болохгүй.

Энэ төхөөрөмж нь хугарлын илтгэгч нь 2-р призмийн хугарлын илтгэгчээс бага шингэнийг шалгадаг тул шингэн ба шилний хил дээр хугарсан бүх чиглэлийн туяа призм рүү орох болно.

Призмийн дамжаагүй цацрагт тохирох хэсэг нь харанхуйлах нь ойлгомжтой. Призмээс гарч буй цацрагийн замд байрлах 4-р дурангаар дамжуулан харах талбайн гэрэл ба бараан хэсэгт хуваагдахыг ажиглаж болно.

1-2-р призмийн системийг эргүүлснээр гэрэл ба харанхуй талбайн хоорондох интерфэйс нь телескопын нүдний шилний утаснуудын хөндлөн огтлолтой нийцдэг. 1-2 призмийн систем нь хугарлын илтгэгчийн утгуудаар тохируулагдсан хуваарьтай холбогдсон байна.

Хуваарь нь хоолойн харааны талбайн доод хэсэгт байрладаг бөгөөд харааны талбайн хэсгийг хөндлөн утастай хослуулахдаа шингэний хугарлын илтгэгчийн харгалзах утгыг өгнө.

Тархалтын улмаас цагаан гэрэлд харагдах талбайн интерфейс өнгөлөг болно. Өнгө өнгийг арилгах, мөн туршилтын бодисын дундаж тархалтыг тодорхойлохын тулд наасан шууд харааны призмийн хоёр системээс (Амичи призм) бүрдсэн компенсатор 3-ыг ашигладаг.

Нарийн эргэдэг механик төхөөрөмж ашиглан призмийг янз бүрийн чиглэлд нэгэн зэрэг эргүүлэх боломжтой бөгөөд ингэснээр компенсаторын өөрийн дисперсийг өөрчилж, оптик системээр ажиглагдаж буй харааны талбайн хилийн өнгийг арилгана 4. Масштабтай хүрд нь компенсатор, үүгээр тархалтын параметрийг тодорхойлж, бодисын дундаж тархалтыг тооцоолох боломжтой.

Ажлын дараалал

Эх үүсвэрээс (улайсдаг чийдэн) гэрэл нь гэрэлтүүлгийн призмд орж, харах талбарыг жигд гэрэлтүүлэхийн тулд төхөөрөмжийг тохируулна.

2. Хэмжих призмийг нээнэ.

Шилэн саваа ашиглан түүний гадаргуу дээр хэдэн дусал ус хийж, призмийг сайтар хаа. Призмүүдийн хоорондох зайг нимгэн усаар жигд дүүргэх ёстой (үүнд онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй).

Төхөөрөмжийн боолтыг масштабаар ашиглан харах талбайн өнгийг арилгаж, гэрэл, сүүдрийн хоорондох хурц хил хязгаарыг олж авна. Үүнийг өөр эрэг ашиглан багажны нүдний шилний лавлагаатай холбоно. Нүдний шилийг ашиглан усны хугарлын илтгэгчийг мянганы нарийвчлалтайгаар тодорхойлно.

Хүлээн авсан үр дүнг усны лавлагаа мэдээлэлтэй харьцуул. Хэрэв хэмжсэн хугарлын индекс ба хүснэгтийн хоорондох зөрүү ± 0.001-ээс хэтрэхгүй бол хэмжилтийг зөв хийсэн болно.

Даалгавар 1

1. Хоолны давсны уусмал бэлтгэх ( NaCl) уусах чадварын хязгаартай ойролцоо концентрацитай (жишээлбэл, C = 200 г/литр).

Үүссэн уусмалын хугарлын илтгэгчийг хэмжинэ.

3. Уусмалыг бүхэл тоогоор шингэлж, индикаторын хамаарлыг олж авна; уусмалын концентраци дээр хугарах ба хүснэгтийг бөглөнө үү. 1.

Хүснэгт 1

Дасгал хийх.Зөвхөн шингэрүүлснээр хамгийн их (анхны) 3/4-тэй тэнцэх уусмалын концентрацийг хэрхэн яаж авах вэ?

Хараат байдлын график байгуулах n=n(C). Туршилтын өгөгдлийг цаашдын боловсруулалтыг багшийн зааврын дагуу гүйцэтгэдэг.

Туршилтын өгөгдлийг боловсруулах

a) График арга

Графикаас налууг тодорхойлно уу IN, туршилтын нөхцөлд ууссан бодис ба уусгагчийг тодорхойлох болно.

2. График ашиглан уусмалын концентрацийг тодорхойлно NaClлаборант өгсөн.

b) Аналитик арга

Хамгийн бага квадратын аргыг ашиглан тооцоол А, INТэгээд СБ.

Олдсон утгууд дээр үндэслэсэн АТэгээд INуусмалын дундаж концентрацийг тодорхойлно NaClлаборант өгсөн

Аюулгүй байдлын асуултууд

Гэрлийн тархалт. Ердийн дисперс ба хэвийн бус тархалт хоёрын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

2. Нийт дотоод тусгал ямар үзэгдэл вэ?

3. Яагаад энэ тохиргоо нь призмийн хугарлын илтгэгчээс их шингэний хугарлын илтгэгчийг хэмжиж чадахгүй байна вэ?

4. Яагаад призм нүүр гэж А1 IN1 тэд үүнийг царцсан болгодог уу?

Эвдрэл, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Сэтгэцийн доройтлын зэргийг үнэлэх арга! Wechsler-Bellevue тестээр хэмжсэн функцууд. Тестээр хэмжигдэх зарим чадварууд нас ахих тусам буурдаг бол зарим нь буурдаг гэсэн ажиглалт дээр үндэслэсэн индекс юм.

Индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

- индекс, нэрсийн бүртгэл, гарчиг гэх мэт Сэтгэл судлалд - үзэгдлийн тоон үнэлгээ, шинж чанарыг тодорхойлох дижитал үзүүлэлт.

Бодисын хугарлын илтгэгч юунаас хамаардаг вэ?

Индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

1. Хамгийн ерөнхий утга: тэмдэглэх, тодорхойлох, чиглүүлэхэд хэрэглэгдэх аливаа зүйл; заалт, бичээс, тэмдэг, тэмдэг. 2. Утга эсвэл хэмжилтийн хоорондын хамаарлыг харуулсан томъёо эсвэл тоо, ихэвчлэн коэффициент хэлбэрээр илэрхийлэгддэг.

Нийгэмшил, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Хүний нийтэч байдлыг илэрхийлдэг шинж чанар. Жишээлбэл, социограмм нь бусад хэмжүүрээс гадна бүлгийн янз бүрийн гишүүдийн нийтэч байдлын үнэлгээг өгдөг.

Сонголт, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Хувь хүнийг бие биенээсээ ялгахдаа тодорхой сорил эсвэл шинжилгээний зүйлийн хүчийг тооцоолох томъёо.

Найдвартай байдал, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Туршилтаас олж авсан бодит утга ба онолын хувьд зөв утгуудын хоорондын хамаарлыг тооцдог статистик.

Энэ индексийг r-ийн утга хэлбэрээр өгсөн бөгөөд r нь тооцоолсон найдвартай байдлын коэффициент юм.

Гүйцэтгэлийн таамаглал, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Хувьсагчдын хоорондын хамаарал мэдэгдэж байгаа тохиолдолд нэг хувьсагчийн талаарх мэдлэгийг өөр нэг хувьсагчийн талаар таамаглахад хэр зэрэг ашиглаж болохыг хэмжих хэмжүүр. Ихэвчлэн бэлгэдлийн хэлбэрээр үүнийг E, индексийг 1 -((...) гэж илэрхийлдэг.

Үг, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Бичгийн болон/эсвэл ярианы хэлэнд үгийн системчилсэн давтамжийг илэрхийлэх ерөнхий нэр томъёо.

Ихэнхдээ ийм индексүүд нь тодорхой хэл шинжлэлийн чиглэлээр, жишээлбэл, нэгдүгээр ангийн сурах бичиг, эцэг эх, хүүхдийн харилцан үйлчлэлээр хязгаарлагддаг. Гэсэн хэдий ч тооцоолол мэдэгдэж байна ...

Биеийн бүтэц, индекс

Сэтгэл судлалын нэвтэрхий толь бичиг

Айзенкийн санал болгож буй биеийн хэмжилт нь өндөр ба цээжний тойргийн харьцаанд үндэслэсэн.

Оноо нь "хэвийн" мужид байгаа хүмүүсийг мезоморф, стандарт хазайлттай эсвэл дунджаас дээш бол лептоморф, стандарт хазайлттай эсвэл...

24-р ЛЕКЦИЙН ЗОХИОН БАЙГУУЛЛАГА

"ШИНЖИЛГЭЭНИЙ ХЭРЭГЖҮҮЛЭГЧИЙН АРГУУД"

РЕФРАКТометр.

Уран зохиол:

1. В.Д. Пономарев “Аналитик хими” 1983 246-251

2. А.А. Ищенко “Аналитик хими” 2004 181-184 х.

РЕФРАКТометр.

Рефрактометр нь хамгийн бага хэмжээний анализаторыг ашиглан шинжлэх хамгийн энгийн физик аргуудын нэг бөгөөд маш богино хугацаанд хийгддэг.

Рефрактометр- хугарал буюу хугарлын үзэгдэлд суурилсан арга, i.e.

нэг орчноос нөгөөд шилжих үед гэрлийн тархалтын чиглэлийг өөрчлөх.

Гэрлийн хугарал, түүнчлэн шингээлт нь түүний орчинтой харилцан үйлчлэлийн үр дагавар юм.

Рефрактометр гэдэг үг нь хэмжилт хугарлын илтгэгчийн утгаар үнэлэгддэг гэрлийн хугарал.

Хугарлын индексийн утга nхамаарна

1) бодис, системийн найрлага,

2) бодит байдлаас ямар концентрацид мөн гэрлийн туяа замдаа ямар молекулуудтай тулгардаг, учир нь

Гэрлийн нөлөөн дор янз бүрийн бодисын молекулууд өөр өөр туйлширдаг. Энэ хамаарал дээр рефрактометрийн аргыг үндэслэдэг.

Энэ арга нь хэд хэдэн давуу талтай бөгөөд үүний үр дүнд химийн судалгаа, технологийн процессыг хянахад өргөн хэрэглэгддэг.

1) Хугарлын илтгэгчийг хэмжих нь маш энгийн процесс бөгөөд үнэн зөв, хамгийн бага хугацаа, материалын хэмжээгээр хийгддэг.

2) Дүрмээр бол рефрактометр нь гэрлийн хугарлын илтгэгч болон шинжлэгдэх бодисын агууламжийг тодорхойлоход 10% хүртэл нарийвчлалтай байдаг.

Рефрактометрийн аргыг жинхэнэ ба цэвэр байдлыг хянах, бие даасан бодисыг тодорхойлох, уусмалыг судлахдаа органик болон органик бус нэгдлүүдийн бүтцийг тодорхойлоход ашигладаг.

Рефрактометрийг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй уусмалын найрлагыг тодорхойлох, гуравдагч системд ашигладаг.

Аргын физик үндэс

ХУГРАГДАХ ИНДЕКС.

Энэ хоёр дахь гэрлийн тархалтын хурдны зөрүү их байх тусам гэрлийн туяа нэг орчноос нөгөөд шилжих үед анхны чиглэлээсээ их хазайдаг.

эдгээр орчин.

Дурын I ба II хоёр тунгалаг орчны зааг дээрх гэрлийн цацрагийн хугарлыг авч үзье (Харна уу.

Будаа.). II орчин нь илүү хугарлын чадалтай, тиймээс n1Тэгээд n2- харгалзах зөөвөрлөгчийн хугарлыг харуулна. Хэрэв I орчин нь вакуум эсвэл агаар биш бол гэрлийн цацрагийн тусгалын син өнцгийн хугарлын син өнцгийн харьцаа нь харьцангуй хугарлын илтгэгч n rel-ийн утгыг өгнө. Утга n rel.

Шилний хугарлын илтгэгч гэж юу вэ? Та үүнийг хэзээ мэдэх хэрэгтэй вэ?

Мөн авч үзэж буй зөөвөрлөгчийн хугарлын илтгэгчийн харьцаа гэж тодорхойлж болно.

нотрель. = —— = —

Хугарлын илтгэгчийн утга нь үүнээс хамаарна

1) бодисын шинж чанар

Энэ тохиолдолд бодисын шинж чанарыг гэрлийн нөлөөн дор түүний молекулуудын хэв гажилтын зэрэг - туйлшралын зэргээр тодорхойлно.

Туйлшрах чадвар илүү хүчтэй байх тусам гэрлийн хугарал илүү хүчтэй болно.

2)туссан гэрлийн долгионы урт

Хугарлын индексийн хэмжилтийг 589.3 нм гэрлийн долгионы уртад (натрийн спектрийн D шугам) хийдэг.

Хугарлын илтгэгчийн гэрлийн долгионы уртаас хамаарах хамаарлыг дисперс гэж нэрлэдэг.

Долгионы урт богино байх тусам хугарал их болно. Тиймээс янз бүрийн долгионы урттай цацрагууд өөр өөр хугардаг.

3)температур , энэ үед хэмжилт хийж байна. Хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох урьдчилсан нөхцөл бол температурын горимыг дагаж мөрдөх явдал юм. Тодорхойлолтыг ихэвчлэн 20±0.30С-д гүйцэтгэдэг.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр хугарлын индекс буурч, температур буурах тусам нэмэгддэг..

Температурын нөлөөллийн засварыг дараах томъёогоор тооцоолно.

nt=n20+ (20-т) 0.0002, энд

nt -Баяртай өгөгдсөн температурт хугарлын индекс;

n20-хугарлын илтгэгч 200С

Хий ба шингэний хугарлын үзүүлэлтүүдийн утгын температурын нөлөөлөл нь тэдгээрийн эзэлхүүний тэлэлтийн коэффициентийн утгатай холбоотой байдаг.

Халах үед бүх хий, шингэний хэмжээ нэмэгдэж, нягтрал буурч, улмаар индикатор буурдаг.

200С-т хэмжсэн хугарлын илтгэгч, 589.3 нм гэрлийн долгионы уртыг энэ индексээр тодорхойлно. nD20

Нэг төрлийн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй системийн хугарлын илтгэгчийн түүний төлөв байдлаас хамаарах хамаарлыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн агуулга нь мэдэгдэж байгаа хэд хэдэн стандарт системийн (жишээлбэл, уусмал) хугарлын илтгэгчийг тодорхойлох замаар туршилтаар тогтоодог.

4) уусмал дахь бодисын концентраци.

Бодисын олон усан уусмалын хувьд янз бүрийн концентраци, температурт хугарлын индексийг найдвартай хэмждэг бөгөөд энэ тохиолдолд лавлах номыг ашиглаж болно. рефрактометрийн хүснэгтүүд.

Дадлагаас харахад ууссан бодисын агууламж 10-20% -иас хэтрэхгүй тохиолдолд график аргын хамт олон тохиолдолд ашиглах боломжтой байдаг. шугаман тэгшитгэл нь:

n=үгүй+FC,

n-уусмалын хугарлын илтгэгч,

үгүйнь цэвэр уусгагчийн хугарлын илтгэгч,

C- ууссан бодисын концентраци,%

Ф-эмпирик коэффициент, түүний утгыг олно

мэдэгдэж байгаа концентрацитай уусмалын хугарлын индексийг тодорхойлох замаар.

РЕФРАКТОМЕТР.

Рефрактометр нь хугарлын илтгэгчийг хэмжих хэрэгсэл юм.

Эдгээр төхөөрөмжүүд нь 2 төрлийн байдаг: Abbe төрлийн ба Pulfrich төрлийн рефрактометр. Аль ч тохиолдолд хэмжилт нь хугарлын хамгийн их өнцгийг тодорхойлоход суурилдаг. Практикт янз бүрийн системийн рефрактометрийг ашигладаг: лаборатори-RL, бүх нийтийн RL гэх мэт.

Нэрмэл усны хугарлын илтгэгч нь n0 = 1.33299 боловч практикт энэ үзүүлэлтийг n0 гэж иш татдаг. =1,333.

Рефрактометрийн ажиллах зарчим нь хугарлын илтгэгчийг хязгаарлах өнцгийн аргаар (гэрлийн нийт ойх өнцөг) тодорхойлоход суурилдаг.

Гар рефрактометр

Аббе рефрактометр

Хичээл 25/III-1 Төрөл бүрийн орчинд гэрлийн тархалт. Хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох гэрлийн хугарал.

Шинэ материал сурах.

Өнөөг хүртэл бид гэрлийн тархалтыг ердийнх шиг нэг орчинд - агаарт авч үзсэн. Гэрэл нь янз бүрийн орчинд тархаж болно: нэг орчноос нөгөөд шилжих; Туслах цэгүүдэд туяа нь зөвхөн гадаргуугаас тусахаас гадна хэсэгчлэн дамжин өнгөрдөг. Ийм шилжилт нь олон сайхан, сонирхолтой үзэгдлүүдийг үүсгэдэг.

Хоёр орчны хилээр дамжин өнгөрөх гэрлийн тархалтын чиглэлийг өөрчлөхийг гэрлийн хугарал гэнэ.

Хоёр тунгалаг мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйс дээр туссан гэрлийн туяаны нэг хэсэг нь ойж, нэг хэсэг нь нөгөө орчинд шилждэг. Энэ тохиолдолд өөр орчинд шилжсэн гэрлийн туяаны чиглэл өөрчлөгдөнө. Иймээс уг үзэгдлийг хугаралт, цацрагийг хугарсан гэж нэрлэдэг.

1 - ослын цацраг

2 - ойсон туяа

3 – хугарсан туяа α β

OO 1 – хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейс

MN - перпендикуляр O O 1

Цацрагийн тусгалын цэг хүртэл буулгасан цацраг ба хоёр орчны хоорондох интерфэйсийн перпендикуляраас үүссэн өнцгийг хугарлын өнцөг гэнэ. γ (гамма).

Вакуум дахь гэрэл 300,000 км/с хурдтай тархдаг. Ямар ч орчинд гэрлийн хурд вакуумаас бага байдаг. Тиймээс гэрэл нэг орчноос нөгөөд шилжихэд хурд нь буурч, гэрлийн хугарал үүсдэг. Өгөгдсөн орчинд гэрлийн тархалтын хурд бага байх тусам энэ орчны оптик нягтрал их байх болно. Жишээлбэл, агаар вакуумаас илүү оптик нягтралтай байдаг, учир нь агаар дахь гэрлийн хурд вакуумаас арай бага байдаг. Агаар дахь гэрлийн хурд нь уснаас их байдаг тул усны оптик нягт нь агаарын оптик нягтралаас их байдаг.

Хоёр зөөвөрлөгчийн оптик нягтрал нь ялгаатай байх тусам тэдгээрийн интерфэйс дээр илүү их гэрэл хугардаг. Хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйс дээр гэрлийн хурд хэдий чинээ их өөрчлөгдөнө төдий чинээ хугардаг.

Ил тод бодис бүрийн хувьд гэрлийн хугарлын илтгэгч гэх мэт чухал физик шинж чанарууд байдаг n.Энэ нь тухайн бодисын гэрлийн хурд вакуум дахь гэрлийн хурдаас хэд дахин бага байгааг харуулдаг.

Гэрлийн хугарлын индекс

Туслах өнцөг ба хугарлын өнцгийн харьцаа нь орчин бүрийн оптик нягтралаас хамаарна. Хэрэв гэрлийн туяа бага оптик нягтралтай дундаас өндөр оптик нягтралтай орчинд шилжвэл хугарлын өнцөг тусах өнцөгөөс бага байна. Хэрэв гэрлийн туяа нь илүү өндөр оптик нягтралтай орчноос ирвэл хугарлын өнцөг нь тусах өнцөгөөс бага байх болно. Хэрэв гэрлийн туяа нь өндөр оптик нягтралтай дундаас бага оптик нягтралтай орчинд дамждаг бол хугарлын өнцөг тусах өнцөгөөс их байна.

Энэ нь хэрэв n 1 бол γ; хэрэв n 1 >n 2 бол α<γ.

Гэрлийн хугарлын хууль :

Тусгалын цацраг, хугарсан цацраг болон цацраг тусах цэгийн хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр нь нэг хавтгайд байрладаг.

Туслах өнцөг ба хугарлын өнцгийн хоорондын хамаарлыг томъёогоор тодорхойлно.

энд тусах өнцгийн синус ба хугарлын өнцгийн синус байна.

0-900 өнцгийн синус ба шүргэгчийн утга

Гэрлийн хугарлын хуулийг анх 1626 оны орчим Голландын одон орон судлаач, математикч В.Снелиус Лейдений их сургуулийн профессор (1613) томъёолжээ.

16-р зууны хувьд оптик нь хэт орчин үеийн шинжлэх ухаан байсан бөгөөд үүнийг линз болгон ашиглаж байсан усаар дүүргэсэн шилэн бөмбөгнөөс томруулдаг шил гарч ирэв. Үүнээс тэд телескоп, микроскоп зохион бүтээжээ. Тухайн үед Нидерландад эргийг харж, дайснуудаас цаг алдалгүй зугтахын тулд дуран авай хэрэгтэй байв. Энэ нь навигацийн амжилт, найдвартай байдлыг хангасан оптик байв. Тиймээс Нидерландад олон эрдэмтэд оптикийг сонирхож байв. Нидерландын иргэн Скел Ван Рөөен (Снелиус) нарийхан гэрлийн туяа толинд хэрхэн тусаж байгааг ажиглажээ. Тэрээр тусгалын өнцөг ба тусгалын өнцгийг хэмжиж тогтоов: тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна. Тэрээр мөн гэрлийн тусгалын хуулийг эзэмшдэг. Тэрээр гэрлийн хугарлын хуулийг гаргасан.

Гэрлийн хугарлын хуулийг авч үзье.

Энэ нь хоёр дахь нь илүү өндөр оптик нягтралтай тохиолдолд эхнийхтэй харьцуулахад хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгчийг агуулдаг. Хэрэв гэрэл хугарч, бага оптик нягтралтай орчинд дамжин өнгөрвөл α< γ, тогда

Хэрэв эхний орчин нь вакуум бол n 1 =1 бол .

Энэ үзүүлэлтийг хоёр дахь орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгч гэж нэрлэдэг.

Вакуум дахь гэрлийн хурд, өгөгдсөн орчин дахь гэрлийн хурд хаана байна.

Дэлхийн агаар мандалд гэрлийн хугарлын үр дагавар нь бид нар болон оддыг бодит байрлалаас арай өндөр хардаг явдал юм. Гэрлийн хугарал нь гайхамшигт дүр төрх, солонго ... гэрлийн хугарлын үзэгдэл нь микроскоп, дуран, камер зэрэг тоон оптик төхөөрөмжүүдийн ажиллах зарчмын үндэс суурь болдог.