Bileta 75.

Ligji i reflektimit të dritës: rrezet rënëse dhe të reflektuara, si dhe pingulja me ndërfaqen ndërmjet dy mediave, të rindërtuara në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh (rrafshi i rënies). Këndi i reflektimit γ është i barabartë me këndin e rënies α.

Ligji i përthyerjes së dritës: rrezet rënëse dhe ato të përthyera, si dhe pingulja me ndërfaqen ndërmjet dy mediave, të rindërtuara në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh. Raporti i sinusit të këndit të rënies α me sinusin e këndit të thyerjes β është një vlerë konstante për dy media të dhëna:

Ligjet e reflektimit dhe thyerjes shpjegohen në fizikën valore. Sipas koncepteve të valës, përthyerja është pasojë e ndryshimeve në shpejtësinë e përhapjes së valëve gjatë kalimit nga një mjedis në tjetrin. Kuptimi fizik i indeksit të thyerjesështë raporti i shpejtësisë së përhapjes së valëve në mjedisin e parë υ 1 me shpejtësinë e përhapjes së tyre në mjedisin e dytë υ 2:

Figura 3.1.1 ilustron ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës.

Një medium me një indeks refraktiv absolut më të ulët quhet optikisht më pak i dendur.

Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis optikisht më pak të dendur n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать fenomeni i reflektimit total, pra zhdukja e rrezes së përthyer. Ky fenomen vërehet në këndet e rënies që tejkalojnë një kënd të caktuar kritik α pr, i cili quhet këndi kufizues i reflektimit total të brendshëm(shih Fig. 3.1.2).

Për këndin e rënies α = α pr sin β = 1; vlera sin α pr = n 2 / n 1< 1.

Nëse mediumi i dytë është ajri (n 2 ≈ 1), atëherë është i përshtatshëm për të rishkruar formulën në formë

Fenomeni i reflektimit total të brendshëm përdoret në shumë pajisje optike. Aplikimi më interesant dhe praktikisht i rëndësishëm është krijimi i fibrave optike, të cilat janë fije të holla (nga disa mikrometra në milimetra) me fije të lakuara në mënyrë arbitrare të bëra nga materiali optikisht transparent (qelqi, kuarci). Drita që bie në fundin e udhëzuesit të dritës mund të përhapet përgjatë tij në distanca të gjata për shkak të reflektimit total të brendshëm nga sipërfaqet anësore (Figura 3.1.3). Drejtimi shkencor dhe teknik i përfshirë në zhvillimin dhe aplikimin e udhëzuesve të dritës optike quhet fibër optike.

Shpërndarja e dritës (zbërthimi i dritës)- ky është një fenomen i shkaktuar nga varësia e indeksit absolut të thyerjes së një substance nga frekuenca (ose gjatësia e valës) e dritës (shpërndarja e frekuencës), ose, e njëjta gjë, varësia e shpejtësisë së fazës së dritës në një substancë nga gjatësia e valës (ose frekuenca). Ai u zbulua eksperimentalisht nga Njutoni rreth vitit 1672, megjithëse teorikisht u shpjegua mjaft mirë shumë më vonë.

Shpërndarja hapësinore quhet varësia e tensorit të konstantës dielektrike të mediumit nga vektori valor. Kjo varësi shkakton një sërë fenomenesh të quajtura efekte të polarizimit hapësinor.

Një nga shembujt më të qartë të dispersionit - zbërthimi i dritës së bardhë kur kalon nëpër një prizëm (eksperimenti i Njutonit). Thelbi i fenomenit të dispersionit është ndryshimi në shpejtësinë e përhapjes së rrezeve të dritës me gjatësi vale të ndryshme në një substancë transparente - një medium optik (ndërsa në një vakum shpejtësia e dritës është gjithmonë e njëjtë, pavarësisht nga gjatësia e valës dhe rrjedhimisht ngjyra). Në mënyrë tipike, sa më e lartë të jetë frekuenca e një valë drite, aq më i lartë është indeksi i thyerjes së mediumit për të dhe aq më e ulët është shpejtësia e valës në medium:

Eksperimentet e Njutonit Eksperimentoni mbi zbërthimin e dritës së bardhë në një spektër: Njutoni drejtoi një rreze dielli përmes një vrime të vogël në një prizëm xhami. Kur goditi prizmin, rrezja u thye dhe në murin e kundërt dha një imazh të zgjatur me një alternim ylberi të ngjyrave - një spektër. Eksperimentoni mbi kalimin e dritës monokromatike nëpër një prizëm: Njutoni vendosi xham të kuq në shtegun e një rreze diellore, pas së cilës mori dritën monokromatike (të kuqe), më pas një prizëm dhe vëzhgoi në ekran vetëm një pikë të kuqe nga rrezja e dritës. Përvojë në sintezën (prodhimin) e dritës së bardhë: Së pari, Njutoni drejtoi një rreze dielli mbi një prizëm. Më pas, pasi kishte mbledhur rrezet me ngjyra që dilnin nga prizmi duke përdorur një lente grumbulluese, Njutoni mori një imazh të bardhë të një vrime në një mur të bardhë në vend të një shiriti me ngjyrë. Përfundimet e Njutonit:- një prizëm nuk e ndryshon dritën, por vetëm e zbërthen në përbërësit e tij - rrezet e dritës që ndryshojnë në ngjyrë ndryshojnë në shkallën e përthyerjes; Rrezet vjollce thyhen më fort, ato të kuqe më pak - drita e kuqe, e cila thyhet më pak, ka shpejtësinë më të madhe, dhe vjollca ka shpejtësinë më të vogël, prandaj prizmi e zbërthen dritën. Varësia e indeksit të thyerjes së dritës nga ngjyra e saj quhet dispersion.

Konkluzione:- një prizëm zbërthen dritën - drita e bardhë është komplekse (e përbërë) - rrezet vjollce thyhen më fort se ato të kuqe. Ngjyra e një rreze drite përcaktohet nga frekuenca e saj e dridhjeve. Kur lëvizni nga një medium në tjetrin, shpejtësia e dritës dhe gjatësia e valës ndryshojnë, por frekuenca që përcakton ngjyrën mbetet konstante. Kufijtë e diapazonit të dritës së bardhë dhe përbërësve të saj zakonisht karakterizohen nga gjatësia e valës së tyre në vakum. Drita e bardhë është një koleksion valësh me gjatësi nga 380 në 760 nm.

Bileta 77.

Thithja e dritës. Ligji i Bouguer-it

Thithja e dritës në një substancë shoqërohet me shndërrimin e energjisë së fushës elektromagnetike të valës në energjinë termike të substancës (ose në energjinë e rrezatimit fotolumineshent sekondar). Ligji i përthithjes së dritës (ligji i Bouguer) ka formën:

I=I 0 exp(- x),(1)

Ku I 0 , I-intensiteti i dritës në hyrje (x=0) dhe duke lënë shtresën me trashësi mesatare X, - koeficienti i përthithjes, varet nga .

Për dielektrikët  =10 -1  10 -5 m -1 , për metalet =10 5  10 7 m -1 , Prandaj, metalet janë të errët ndaj dritës.

Varësia  ( ) shpjegon ngjyrën e trupave thithës. Për shembull, xhami që thith dobët dritën e kuqe do të shfaqet i kuq kur ndriçohet me dritë të bardhë.

Shpërndarja e dritës. Ligji i Rayleigh

Difraksioni i dritës mund të ndodhë në një mjedis optikisht johomogjen, për shembull në një mjedis të turbullt (tymi, mjegulla, ajri me pluhur, etj.). Duke difraksionuar në inhomogjenitetet e mediumit, valët e dritës krijojnë një model difraksioni të karakterizuar nga një shpërndarje mjaft uniforme e intensitetit në të gjitha drejtimet.

Ky difraksion nga inhomogjenitetet e vogla quhet shpërndarja e dritës.

Ky fenomen vërehet kur një rreze e ngushtë e dritës së diellit kalon përmes ajrit me pluhur, shpërndahet në grimcat e pluhurit dhe bëhet e dukshme.

Nëse madhësitë e inhomogjeniteteve janë të vogla në krahasim me gjatësinë e valës (jo më shumë se 0,1  ), atëherë intensiteti i dritës së shpërndarë rezulton të jetë në përpjesëtim të zhdrejtë me fuqinë e katërt të gjatësisë valore, d.m.th.

I diss ~ 1/  4 , (2)

kjo varësi quhet ligji i Rayleigh.

Shpërndarja e dritës vërehet gjithashtu në mjedise të pastra që nuk përmbajnë grimca të huaja. Për shembull, mund të ndodhë në luhatjet (devijimet e rastësishme) të densitetit, anizotropisë ose përqendrimit. Ky lloj shpërndarjeje quhet shpërndarje molekulare. Ajo shpjegon, për shembull, ngjyrën blu të qiellit. Në të vërtetë, sipas (2), rrezet blu dhe blu shpërndahen më fort se ato të kuqe dhe të verdha, sepse kanë një gjatësi vale më të shkurtër, duke shkaktuar kështu ngjyrën blu të qiellit.

Bileta 78.

Polarizimi i dritës- një grup fenomenesh optike valore në të cilat manifestohet natyra tërthore e valëve të dritës elektromagnetike. Valë tërthore- grimcat e mediumit lëkunden në drejtime pingul me drejtimin e përhapjes së valës ( Fig.1).

Fig.1 Valë tërthore

Vala e dritës elektromagnetike aeroplan i polarizuar(polarizimi linear), nëse drejtimet e lëkundjes së vektorëve E dhe B janë rreptësisht të fiksuara dhe shtrihen në plane të caktuara ( Fig.1). Një valë drite e polarizuar e rrafshët quhet aeroplan i polarizuar dritë (e polarizuar në mënyrë lineare). I papolarizuar valë (natyrore) - një valë drite elektromagnetike në të cilën drejtimet e lëkundjes së vektorëve E dhe B në këtë valë mund të shtrihen në çdo plan pingul me vektorin e shpejtësisë v. Dritë e papolarizuar- valët e dritës në të cilat drejtimet e lëkundjeve të vektorëve E dhe B ndryshojnë në mënyrë kaotike në mënyrë që të gjitha drejtimet e lëkundjeve në plane pingul me rrezen e përhapjes së valës janë njësoj të mundshme ( Fig.2).

Fig.2 Dritë e papolarizuar

Valët e polarizuara- në të cilat drejtimet e vektorëve E dhe B mbeten të pandryshuara në hapësirë ​​ose ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Rrezatimi në të cilin drejtimi i vektorit E ndryshon në mënyrë kaotike - i papolarizuar. Një shembull i rrezatimit të tillë është rrezatimi termik (atomet dhe elektronet e shpërndara në mënyrë kaotike). Rrafshi i polarizimit- ky është një plan pingul me drejtimin e lëkundjeve të vektorit E. Mekanizmi kryesor për shfaqjen e rrezatimit të polarizuar është shpërndarja e rrezatimit nga elektronet, atomet, molekulat dhe grimcat e pluhurit.

1.2. Llojet e polarizimit Ekzistojnë tre lloje të polarizimit. Le t'u japim përkufizime. 1. Linear Ndodh nëse vektori elektrik E ruan pozicionin e tij në hapësirë. Duket se nënvizon rrafshin në të cilin lëkundet vektori E. 2. Rrethore Ky është polarizimi që ndodh kur vektori elektrik E rrotullohet rreth drejtimit të përhapjes së valës me një shpejtësi këndore të barabartë me frekuencën këndore të valës, duke ruajtur vlerën e tij absolute. Ky polarizim karakterizon drejtimin e rrotullimit të vektorit E në një plan pingul me vijën e shikimit. Një shembull është rrezatimi ciklotron (një sistem elektronesh që rrotullohen në një fushë magnetike). 3. Eliptike Ndodh kur madhësia e vektorit elektrik E ndryshon në mënyrë që të përshkruajë një elipsë (rrotullimi i vektorit E). Polarizimi eliptik dhe rrethor mund të jetë me dorën e djathtë (vektori E rrotullohet në drejtim të akrepave të orës kur shikon drejt valës që përhapet) dhe me dorën e majtë (vektori E rrotullohet në të kundërt të akrepave të orës kur shikon drejt valës përhapëse).

Në realitet, ndodh më shpesh polarizimi i pjesshëm (valë elektromagnetike të polarizuara pjesërisht). Në mënyrë sasiore, karakterizohet nga një sasi e caktuar e quajtur shkalla e polarizimit R, e cila përkufizohet si: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) Ku Imax,Immin- dendësia më e lartë dhe më e ulët e fluksit të energjisë elektromagnetike përmes analizuesit (Polaroid, Prizmi Nicolas...). Në praktikë, polarizimi i rrezatimit shpesh përshkruhet nga parametrat e Stokes (ata përcaktojnë flukset e rrezatimit me një drejtim të caktuar polarizimi).

Bileta 79.

Nëse drita natyrale bie në ndërfaqen midis dy dielektrikëve (për shembull, ajri dhe qelqi), atëherë një pjesë e saj reflektohet, dhe një pjesë e saj thyhet dhe përhapet në mediumin e dytë. Duke instaluar një analizues (për shembull, turmalinë) në rrugën e rrezeve të reflektuara dhe të përthyera, sigurohemi që rrezet e reflektuara dhe të përthyera të jenë pjesërisht të polarizuara: kur analizuesi rrotullohet rreth rrezeve, intensiteti i dritës rritet periodikisht dhe dobësohet ( shuarja e plotë nuk vërehet!). Studimet e mëtejshme treguan se në rrezen e reflektuar mbizotërojnë dridhjet pingul me rrafshin e rënies (ato tregohen me pika në figurën 275), ndërsa në rrezen e përthyer mbizotërojnë dridhjet paralele me rrafshin e rënies (të paraqitur me shigjeta).

Shkalla e polarizimit (shkalla në të cilën valët e dritës ndahen me një orientim të caktuar të vektorit elektrik (dhe magnetik)) varet nga këndi i rënies së rrezeve dhe indeksi i thyerjes. fizikan skocez D. Brewster(1781-1868) i instaluar ligji, sipas të cilit në këndin e rënies i B (këndi i Brewsterit), i përcaktuar nga relacioni

(n 21 - indeksi i thyerjes së mediumit të dytë në lidhje me të parën), rrezja e reflektuar është e polarizuar në rrafsh(përmban vetëm dridhje pingul me rrafshin e incidencës) (Fig. 276). Rrezja e përthyer në këndin e rëniesi B polarizuar në maksimum, por jo plotësisht.

Nëse drita godet një ndërfaqe në këndin Brewster, atëherë rrezet e reflektuara dhe të përthyera reciprokisht pingul(tg i B = mëkat i B/cos i B, n 21 = mëkat i B / mëkat i 2 (i 2 - këndi i thyerjes), prej nga cos i B=mëkat i 2). Prandaj, i B + i 2 =  /2, por i’ B= i B (ligji i reflektimit), pra i’ B+ i 2 =  /2.

Shkalla e polarizimit të dritës së reflektuar dhe të thyer në kënde të ndryshme të incidencës mund të llogaritet nga ekuacionet e Maxwell-it, nëse marrim parasysh kushtet kufitare për fushën elektromagnetike në ndërfaqen midis dy dielektrikëve izotropikë (të ashtuquajturat formulat Fresnel).

Shkalla e polarizimit të dritës së thyer mund të rritet ndjeshëm (me përthyerje të shumëfishtë, me kusht që drita të bjerë çdo herë në ndërfaqen në këndin Brewster). Nëse, për shembull, për xhami ( n= 1.53) shkalla e polarizimit të rrezes së thyer është 15%, pastaj pas thyerjes në 8-10 pllaka qelqi të mbivendosura mbi njëra-tjetrën, drita që del nga një sistem i tillë do të polarizohet pothuajse plotësisht. Një koleksion i tillë pllakash quhet këmbë. Këmba mund të përdoret për të analizuar dritën e polarizuar si gjatë reflektimit ashtu edhe gjatë përthyerjes së saj.

Bileta 79 (për Spur)

Siç tregon përvoja, gjatë përthyerjes dhe reflektimit të dritës, drita e përthyer dhe e reflektuar rezulton të jetë e polarizuar, dhe reflektimi. drita mund të polarizohet plotësisht në një kënd të caktuar incidence, por rastësisht. Drita është gjithmonë pjesërisht e polarizuar Bazuar në formulat e Frinell-it, mund të tregohet se reflektimi. Drita polarizohet në një rrafsh pingul me rrafshin e incidencës dhe përthyhet. drita polarizohet në një rrafsh paralel me rrafshin e incidencës.

Këndi i rënies në të cilin reflektimi Drita është plotësisht e polarizuar quhet këndi i Brewster-it nga ligji i Brewster-it: - Ligji i Brewster-it. dhe përthyerja. rrezet do të jenë të barabarta Për një sistem ajri-xhami, këndi i Brewster-it është i barabartë. , gjatë thyerjes së dritës, përdoren shumë sipërfaqe të ngrënshme, të cilat quhen Stoletov's Stop.

Bileta 80.

Përvoja tregon se kur drita ndërvepron me lëndën, efekti kryesor (fiziologjik, fotokimik, fotoelektrik, etj.) shkaktohet nga lëkundjet e vektorit, i cili në këtë drejtim nganjëherë quhet vektor i dritës. Prandaj, për të përshkruar modelet e polarizimit të dritës, monitorohet sjellja e vektorit.

Rrafshi i formuar nga vektorët dhe quhet rrafshi i polarizimit.

Nëse luhatjet vektoriale ndodhin në një plan fiks, atëherë drita e tillë (rrezja) quhet e polarizuar në mënyrë lineare. Konvencionalisht është caktuar si më poshtë. Nëse rrezja është e polarizuar në një rrafsh pingul (në rrafsh xoz, shih fig. 2 në leksionin e dytë), më pas caktohet.

Drita natyrore (nga burimet e zakonshme, dielli) përbëhet nga valë që kanë plane të ndryshme polarizimi të shpërndara në mënyrë kaotike (shih Fig. 3).

Drita natyrore nganjëherë përcaktohet si e tillë në mënyrë konvencionale. Quhet gjithashtu jo i polarizuar.

Nëse, me përhapjen e valës, vektori rrotullohet dhe fundi i vektorit përshkruan një rreth, atëherë drita e tillë quhet e polarizuar në mënyrë rrethore, dhe polarizimi quhet rrethor ose rrethor (djathtas ose majtas). Ekziston edhe polarizim eliptik.

Ka pajisje optike (filma, pllaka, etj.) - polarizues, të cilat nxjerrin dritë të polarizuar në mënyrë lineare ose dritë të polarizuar pjesërisht nga drita natyrale.

Polarizuesit që përdoren për të analizuar polarizimin e dritës quhen analizues.

Plani i polarizimit (ose analizuesit) është rrafshi i polarizimit të dritës që transmetohet nga polarizuesi (ose analizuesi).

Lëreni dritën e polarizuar në mënyrë lineare me amplitudë të bjerë mbi një polarizues (ose analizues) E 0 . Amplituda e dritës së transmetuar do të jetë e barabartë me E=E 0 kosto j, dhe intensiteti I=I 0 me 2 j.

Kjo formulë shpreh Ligji i Malusit:

Intensiteti i dritës së polarizuar në mënyrë lineare që kalon nëpër analizues është proporcional me katrorin e kosinusit të këndit j ndërmjet rrafshit të lëkundjes së dritës rënëse dhe rrafshit të analizatorit.

Bileta 80 (për nxitjen)

Polarizuesit janë pajisje që mundësojnë marrjen e dritës së polarizuar polarizues, nëse drita është natyrale -th, atëherë të gjitha drejtimet e vektorit E janë njëlloj të mundshme. Secili vektor mund të zbërthehet në dy komponentë reciprokisht pingul: njëri prej të cilëve është paralel me rrafshin e polarizimit të polarizuesit dhe tjetri është pingul me. atë.

Natyrisht, intensiteti i dritës që del nga polarizuesi do të jetë i barabartë me (nëse një analizues vendoset në shtegun e dritës së polarizuar). një kënd me rrafshin kryesor të polarizuesit, atëherë intensiteti i dritës që del nga analizuesi përcaktohet me ligj.

Bileta 81.

Ndërsa studionte shkëlqimin e një zgjidhjeje të kripërave të uraniumit nën ndikimin e rrezeve të radiumit, fizikani sovjetik P. A. Cherenkov tërhoqi vëmendjen për faktin se vetë uji shkëlqen gjithashtu, në të cilin nuk ka kripëra uraniumi. Doli se kur rrezet (shih rrezatimi gama) kalojnë nëpër lëngje të pastra, të gjitha fillojnë të shkëlqejnë. S. I. Vavilov, nën udhëheqjen e të cilit punoi P. A. Cherenkov, hipotezoi se shkëlqimi shoqërohej me lëvizjen e elektroneve të rrëzuara nga atomet nga kuantet e radiumit. Në të vërtetë, shkëlqimi varej fuqimisht nga drejtimi i fushës magnetike në lëng (kjo sugjeronte se ishte shkaktuar nga lëvizja e elektroneve).

Por pse elektronet që lëvizin në një lëng lëshojnë dritë? Përgjigja e saktë për këtë pyetje u dha në vitin 1937 nga fizikanët sovjetikë I. E. Tamm dhe I. M. Frank.

Një elektron, duke lëvizur në një substancë, ndërvepron me atomet që e rrethojnë atë. Nën ndikimin e fushës së saj elektrike, elektronet dhe bërthamat atomike zhvendosen në drejtime të kundërta - mediumi është i polarizuar. Të polarizuar dhe më pas duke u kthyer në gjendjen e tyre origjinale, atomet e mediumit të vendosur përgjatë trajektores së elektroneve lëshojnë valë drite elektromagnetike. Nëse shpejtësia e elektronit v është më e vogël se shpejtësia e përhapjes së dritës në mjedis (indeksi i thyerjes), atëherë fusha elektromagnetike do të kapërcejë elektronin dhe substanca do të ketë kohë të polarizohet në hapësirë ​​përpara elektronit. Polarizimi i mediumit para elektronit dhe pas tij është i kundërt në drejtim, dhe rrezatimi i atomeve të polarizuar në mënyrë të kundërt, "të shtuar", "shuar" njëri-tjetrin. Kur atomet që nuk janë arritur ende nga një elektron nuk kanë kohë të polarizohen, dhe rrezatimi shfaqet i drejtuar përgjatë një shtrese të ngushtë konike me një kulm që përkon me elektronin në lëvizje dhe një kënd në kulmin c. Shfaqja e "konit" të dritës dhe gjendja e rrezatimit mund të përftohen nga parimet e përgjithshme të përhapjes së valës.

Oriz. 1. Mekanizmi i formimit të ballit valor

Lëreni elektronin të lëvizë përgjatë boshtit OE (shih Fig. 1) të një kanali bosh shumë të ngushtë në një substancë homogjene transparente me një indeks thyes (kanali bosh është i nevojshëm në mënyrë që përplasjet e elektronit me atomet të mos merren parasysh në konsideratë teorike). Çdo pikë në vijën OE e zënë në mënyrë të njëpasnjëshme nga një elektron do të jetë qendra e emetimit të dritës. Valët që dalin nga pikat e njëpasnjëshme O, D, E ndërhyjnë me njëra-tjetrën dhe përforcohen nëse diferenca e fazës ndërmjet tyre është zero (shiko Interferenca). Ky kusht është i kënaqur për një drejtim që bën një kënd prej 0 me trajektoren e elektronit. Këndi 0 përcaktohet nga relacioni:.

Në të vërtetë, le të shqyrtojmë dy valë të emetuara në një drejtim në një kënd prej 0 me shpejtësinë e elektronit nga dy pika të trajektores - pika O dhe pika D, të ndara nga një distancë. Në pikën B, e shtrirë në vijën BE, pingul me OB, vala e parë në - pas kohës Në pikën F, e shtrirë në vijën BE, një valë e emetuar nga pika do të arrijë në momentin e kohës pasi vala të lëshohet nga pika O Këto dy valë do të jenë në fazë, d.m.th., vija e drejtë do të jetë një ballë valore nëse këto kohë janë të barabarta:. Që jep kushtin e barazisë së kohërave. Në të gjitha drejtimet për të cilat, drita do të shuhet për shkak të ndërhyrjes së valëve të emetuara nga seksionet e trajektores të ndara nga një distancë D. Vlera e D përcaktohet nga ekuacioni i dukshëm, ku T është periudha e lëkundjeve të dritës. Ky ekuacion ka gjithmonë një zgjidhje nëse.

Nëse , atëherë drejtimi në të cilin valët e emetuara, kur ndërhyjnë, përforcohen, nuk ekziston dhe nuk mund të jetë më i madh se 1.

Oriz. 2. Shpërndarja e valëve të zërit dhe formimi i valës goditëse gjatë lëvizjes së trupit

Rrezatimi vërehet vetëm nëse .

Eksperimentalisht, elektronet fluturojnë në një kënd të kufizuar të ngurtë, me një farë përhapje në shpejtësi, dhe si rezultat, rrezatimi përhapet në një shtresë konike afër drejtimit kryesor të përcaktuar nga këndi.

Në shqyrtimin tonë, ne neglizhuam ngadalësimin e elektroneve. Kjo është mjaft e pranueshme, pasi humbjet për shkak të rrezatimit Vavilov-Cerenkov janë të vogla dhe, në një përafrim të parë, mund të supozojmë se energjia e humbur nga elektroni nuk ndikon në shpejtësinë e tij dhe ai lëviz në mënyrë uniforme. Ky është ndryshimi themelor dhe pazakonta e rrezatimit Vavilov-Cherenkov. Në mënyrë tipike, ngarkesat lëshojnë ndërsa përjetojnë përshpejtim të konsiderueshëm.

Një elektron që tejkalon dritën e tij është i ngjashëm me një aeroplan që fluturon me një shpejtësi më të madhe se shpejtësia e zërit. Në këtë rast, një valë zanore konike e goditjes përhapet gjithashtu përpara avionit (shih Fig. 2).

Në kursin tuaj të fizikës në klasën e 8-të, mësuat për fenomenin e përthyerjes së dritës. Tani e dini se drita është valë elektromagnetike e një diapazoni të caktuar frekuence. Bazuar në njohuritë për natyrën e dritës, ju mund të kuptoni shkakun fizik të përthyerjes dhe të shpjegoni shumë fenomene të tjera të dritës që lidhen me të.

Oriz. 141. Duke kaluar nga një mjedis në tjetrin, rrezja thyhet, d.m.th. ndryshon drejtimin e përhapjes.

Sipas ligjit të përthyerjes së dritës (Fig. 141):

• Rrezet rënëse, të përthyera dhe pingule të tërhequra në ndërfaqen ndërmjet dy mediave në pikën e rënies së rrezes shtrihen në të njëjtin rrafsh; raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për këto dy media

ku n 21 është indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në raport me të parin.

Nëse rrezja kalon në ndonjë mjedis nga vakum, atëherë

ku n është indeksi i thyerjes absolute (ose thjesht indeksi i thyerjes) i mediumit të dytë. Në këtë rast, "mediumi" i parë është vakum, vlera absolute e të cilit merret si unitet.

Ligji i përthyerjes së dritës u zbulua eksperimentalisht nga shkencëtari holandez Willebord Snellius në vitin 1621. Ligji u formulua në një traktat mbi optikën, i cili u gjet në letrat e shkencëtarit pas vdekjes së tij.

Pas zbulimit të Snell-it, disa shkencëtarë supozuan se përthyerja e dritës është për shkak të një ndryshimi në shpejtësinë e saj kur kalon nëpër kufirin e dy mediave. Vlefshmëria e kësaj hipoteze u konfirmua nga provat teorike të kryera në mënyrë të pavarur nga matematikani francez Pierre Fermat (në 1662) dhe fizikani holandez Christiaan Huygens (në 1690). Ata arritën në të njëjtin rezultat në mënyra të ndryshme, duke e vërtetuar këtë

• raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për këto dy media, e barabartë me raportin e shpejtësive të dritës në këto media:

Nga ekuacioni (3) rezulton se nëse këndi i thyerjes β është më i vogël se këndi i incidencës a, atëherë drita e një frekuence të caktuar në mjedisin e dytë përhapet më ngadalë se në të parën, d.m.th. V 2.

Marrëdhënia midis sasive të përfshira në ekuacionin (3) shërbeu si një arsye bindëse për shfaqjen e një formulimi tjetër për përcaktimin e indeksit relativ të thyerjes:

• indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në raport me të parin është një sasi fizike e barabartë me raportin e shpejtësive të dritës në këto mjedise:

n 21 = v 1 / v 2 (4)

Lëreni një rreze drite të kalojë nga një vakum në një mjedis. Duke zëvendësuar v1 në ekuacionin (4) me shpejtësinë e dritës në një vakum c, dhe v 2 me shpejtësinë e dritës në një mjedis v, marrim ekuacionin (5), i cili është përkufizimi i indeksit absolut të thyerjes:

• Indeksi absolut i thyerjes së një mjedisi është një sasi fizike e barabartë me raportin e shpejtësisë së dritës në vakum me shpejtësinë e dritës në një mjedis të caktuar:

Sipas ekuacioneve (4) dhe (5), n 21 tregon se sa herë ndryshon shpejtësia e dritës kur kalon nga një mjedis në tjetrin, dhe n - kur kalon nga vakum në medium. Ky është kuptimi fizik i indekseve refraktive.

Vlera e indeksit absolut të thyerjes n të çdo substance është më e madhe se një (kjo konfirmohet nga të dhënat e përfshira në tabelat e librave të referencës fizike). Pastaj, sipas ekuacionit (5), c/v > 1 dhe c > v, d.m.th., shpejtësia e dritës në çdo substancë është më e vogël se shpejtësia e dritës në vakum.

Pa dhënë justifikime strikte (ato janë komplekse dhe të rënda), vërejmë se arsyeja e uljes së shpejtësisë së dritës gjatë kalimit të saj nga vakuumi në materie është ndërveprimi i valës së dritës me atomet dhe molekulat e materies. Sa më i madh të jetë densiteti optik i një lënde, aq më i fortë është ky ndërveprim, aq më e ulët është shpejtësia e dritës dhe aq më i lartë është indeksi i thyerjes. Kështu, shpejtësia e dritës në një mjedis dhe indeksi absolut i thyerjes përcaktohen nga vetitë e këtij mediumi.

Bazuar në vlerat numerike të indekseve refraktive të substancave, mund të krahasohen dendësia e tyre optike. Për shembull, indeksi i thyerjes së llojeve të ndryshme të xhamit varion nga 1.470 në 2.040, dhe indeksi i thyerjes së ujit është 1.333. Kjo do të thotë që xhami është një mjedis optikisht më i dendur se uji.

Le t'i drejtohemi figurës 142, me ndihmën e së cilës mund të shpjegojmë pse në kufirin e dy mediave, me një ndryshim në shpejtësi, ndryshon edhe drejtimi i përhapjes së valës së dritës.

Oriz. 142. Kur valët e dritës kalojnë nga ajri në ujë, shpejtësia e dritës zvogëlohet, pjesa e përparme e valës dhe bashkë me të edhe shpejtësia e saj ndryshon drejtimin.

Figura tregon një valë drite që kalon nga ajri në ujë dhe bie në ndërfaqen midis këtyre mediave në një kënd a. Në ajër, drita udhëton me një shpejtësi v 1, dhe në ujë me një shpejtësi më të ulët v 2.

Pika A e valës së pari arrin kufirin. Gjatë një periudhe kohore Δt, pika B, duke lëvizur në ajër me të njëjtën shpejtësi v 1 , do të arrijë në pikën B." Gjatë së njëjtës kohë, pika A, duke lëvizur në ujë me një shpejtësi më të ulët v 2, do të udhëtojë një distancë më të shkurtër. , duke arritur vetëm pikën A." Në këtë rast, e ashtuquajtura ballore e valës AB në ujë do të rrotullohet në një kënd të caktuar në krahasim me pjesën e përparme të valës AB në ajër. Dhe vektori i shpejtësisë (i cili është gjithmonë pingul me pjesën e përparme të valës dhe përkon me drejtimin e përhapjes së saj) rrotullohet, duke iu afruar vijës së drejtë OO", pingul me ndërfaqen midis mediave. Në këtë rast, këndi i thyerjes β rezulton të jetë më i vogël se këndi i rënies α Kështu ndodh përthyerja e dritës.

Nga figura është gjithashtu e qartë se kur lëvizni në një medium tjetër dhe rrotulloni pjesën e përparme të valës, gjatësia e valës gjithashtu ndryshon: kur lëvizni në një mjedis optikisht më të dendur, shpejtësia zvogëlohet, gjatësia e valës gjithashtu zvogëlohet (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.

Pyetje

1. Cila nga dy substancat është optikisht më e dendur?
2. Si përcaktohen indekset e thyerjes përmes shpejtësisë së dritës në media?
3. Ku udhëton drita me shpejtësinë më të madhe?
4. Cila është arsyeja fizike e zvogëlimit të shpejtësisë së dritës kur ajo kalon nga një vakum në një mjedis ose nga një mjedis me një densitet optik më të ulët në një medium me një më të lartë?
5. Çfarë përcakton (d.m.th., nga çfarë varet) indeksin absolut të thyerjes së një mediumi dhe shpejtësinë e dritës në të?
6. Na tregoni se çfarë ilustron Figura 142.

Ushtrimi

Proceset që lidhen me dritën janë një komponent i rëndësishëm i fizikës dhe na rrethojnë kudo në jetën tonë të përditshme. Më të rëndësishmet në këtë situatë janë ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës, mbi të cilat bazohet optika moderne. Përthyerja e dritës është një pjesë e rëndësishme e shkencës moderne.

Efekti i shtrembërimit

Ky artikull do t'ju tregojë se çfarë është fenomeni i përthyerjes së dritës, si dhe si duket ligji i përthyerjes dhe çfarë rrjedh prej tij.

Bazat e një dukurie fizike

Kur një rreze bie në një sipërfaqe që ndahet nga dy substanca transparente që kanë dendësi optike të ndryshme (për shembull, gota të ndryshme ose në ujë), disa nga rrezet do të reflektohen dhe disa do të depërtojnë në strukturën e dytë (për shembull, ato do të përhapen në ujë ose gotë). Kur lëviz nga një medium në tjetrin, një rreze zakonisht ndryshon drejtimin e saj. Ky është fenomeni i përthyerjes së dritës.
Reflektimi dhe thyerja e dritës është veçanërisht e dukshme në ujë.

Efekti i shtrembërimit në ujë

Duke parë gjërat në ujë, ato duken të shtrembëruara. Kjo është veçanërisht e dukshme në kufirin midis ajrit dhe ujit. Vizualisht, objektet nënujore duket se janë pak të devijuar. Dukuria fizike e përshkruar është pikërisht arsyeja pse të gjitha objektet duken të shtrembëruara në ujë. Kur rrezet godasin xhamin, ky efekt është më pak i dukshëm.
Përthyerja e dritës është një fenomen fizik që karakterizohet nga një ndryshim në drejtimin e lëvizjes së një rreze diellore në momentin që ajo lëviz nga një mjedis (strukturë) në tjetrin.
Për të përmirësuar të kuptuarit tonë të këtij procesi, merrni parasysh një shembull të një rrezeje që godet ujin nga ajri (në mënyrë të ngjashme për xhamin). Duke tërhequr një vijë pingule përgjatë ndërfaqes, mund të matet këndi i thyerjes dhe kthimit të rrezes së dritës. Ky indeks (këndi i thyerjes) do të ndryshojë kur rrjedha depërton në ujë (brenda xhamit).
Kushtojini vëmendje! Ky parametër kuptohet si këndi i formuar nga një pingul i tërhequr në ndarjen e dy substancave kur një rreze depërton nga struktura e parë në të dytën.

Kalimi me rreze

I njëjti tregues është tipik për mjedise të tjera. Është vërtetuar se ky tregues varet nga dendësia e substancës. Nëse rrezja bie nga një strukturë më pak e dendur në një strukturë më të dendur, atëherë këndi i shtrembërimit të krijuar do të jetë më i madh. Dhe nëse është anasjelltas, atëherë është më pak.
Në të njëjtën kohë, një ndryshim në pjerrësinë e rënies do të ndikojë edhe në këtë tregues. Por marrëdhënia mes tyre nuk mbetet konstante. Në të njëjtën kohë, raporti i sinuseve të tyre do të mbetet një vlerë konstante, e cila reflektohet nga formula e mëposhtme: sinα / sinγ = n, ku:

• n është një vlerë konstante që përshkruhet për çdo substancë specifike (ajër, qelq, ujë, etj.). Prandaj, cila do të jetë kjo vlerë mund të përcaktohet duke përdorur tabela të veçanta;
• α – këndi i rënies;
• γ – këndi i thyerjes.

Për të përcaktuar këtë fenomen fizik, u krijua ligji i thyerjes.

Ligji fizik

Ligji i thyerjes së flukseve të dritës na lejon të përcaktojmë karakteristikat e substancave transparente. Vetë ligji përbëhet nga dy dispozita:

• pjesa e parë. Rrezja (incidenca, e modifikuar) dhe pingulja, e cila u rivendos në pikën e rënies në kufi, për shembull, të ajrit dhe ujit (xhami, etj.), do të vendosen në të njëjtin rrafsh;
• pjesa e dytë. Raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e të njëjtit kënd të formuar gjatë kalimit të kufirit do të jetë një vlerë konstante.

Përshkrimi i ligjit

Në këtë rast, në momentin që rrezja del nga struktura e dytë në të parën (për shembull, kur fluksi i dritës kalon nga ajri, përmes xhamit dhe përsëri në ajër), do të ndodhë gjithashtu një efekt shtrembërimi.

Një parametër i rëndësishëm për objekte të ndryshme

Treguesi kryesor në këtë situatë është raporti i sinusit të këndit të incidencës me një parametër të ngjashëm, por për shtrembërim. Siç del nga ligji i përshkruar më sipër, ky tregues është një vlerë konstante.
Për më tepër, kur vlera e pjerrësisë së rënies ndryshon, e njëjta situatë do të jetë tipike për një tregues të ngjashëm. Ky parametër ka një rëndësi të madhe sepse është një karakteristikë integrale e substancave transparente.

Treguesit për objekte të ndryshme

Falë këtij parametri, ju mund të dalloni në mënyrë mjaft efektive midis llojeve të qelqit, si dhe gurëve të ndryshëm të çmuar. Është gjithashtu e rëndësishme për përcaktimin e shpejtësisë së dritës në mjedise të ndryshme.

Kushtojini vëmendje! Shpejtësia më e lartë e rrjedhës së dritës është në vakum.

Kur lëviz nga një substancë në tjetrën, shpejtësia e saj do të ulet. Për shembull, në diamantin, i cili ka indeksin më të lartë të thyerjes, shpejtësia e përhapjes së fotonit do të jetë 2.42 herë më e lartë se ajo e ajrit. Në ujë, ato do të përhapen 1.33 herë më ngadalë. Për lloje të ndryshme xhami, ky parametër varion nga 1.4 në 2.2.

Kushtojini vëmendje! Disa gota kanë një indeks thyerjeje prej 2.2, që është shumë afër diamantit (2.4). Prandaj, nuk është gjithmonë e mundur të dallosh një copë xhami nga një diamant i vërtetë.

Dendësia optike e substancave

Drita mund të depërtojë përmes substancave të ndryshme, të cilat karakterizohen nga dendësi të ndryshme optike. Siç thamë më herët, duke përdorur këtë ligj mund të përcaktoni karakteristikën e densitetit të mediumit (strukturës). Sa më i dendur të jetë, aq më e ngadaltë është shpejtësia me të cilën drita do të përhapet nëpër të. Për shembull, qelqi ose uji do të jenë optikisht më të dendur se ajri.
Përveç faktit që ky parametër është një vlerë konstante, ai pasqyron edhe raportin e shpejtësisë së dritës në dy substanca. Kuptimi fizik mund të shfaqet si formula e mëposhtme:

Ky tregues tregon se si shpejtësia e përhapjes së fotoneve ndryshon kur lëviz nga një substancë në tjetrën.

Një tregues tjetër i rëndësishëm

Kur një fluks drite lëviz nëpër objekte transparente, polarizimi i tij është i mundur. Vërehet gjatë kalimit të një fluksi drite nga media izotropike dielektrike. Polarizimi ndodh kur fotonet kalojnë nëpër xhami.

Efekti i polarizimit

Polarizimi i pjesshëm vërehet kur këndi i incidencës së fluksit të dritës në kufirin e dy dielektrikëve ndryshon nga zero.

Shkalla e polarizimit varet nga këndet e incidencës (ligji i Brewsterit).

Reflektim i plotë i brendshëm

Duke përfunduar ekskursionin tonë të shkurtër, është ende e nevojshme të konsiderohet një efekt i tillë si reflektim i plotë i brendshëm.

Fenomeni i shfaqjes së plotë Që të shfaqet ky efekt, është e nevojshme të rritet këndi i incidencës së fluksit të dritës në momentin e kalimit të tij nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur në ndërfaqen midis substancave. Në një situatë kur ky parametër tejkalon një vlerë të caktuar kufizuese, atëherë fotonet që ndodhin në kufirin e këtij seksioni do të pasqyrohen plotësisht. Në fakt, ky do të jetë fenomeni ynë i dëshiruar.

Pa të, ishte e pamundur të bëhej fibër optike.

Zbatimi praktik i sjelljes së fluksit të dritës ka dhënë shumë, duke krijuar një shumëllojshmëri pajisjesh teknike për të përmirësuar jetën tonë. Në të njëjtën kohë, drita ende nuk ia ka zbuluar njerëzimit të gjitha mundësitë e saj dhe potenciali i saj praktik ende nuk është realizuar plotësisht.

Si të bëni një llambë letre me duart tuaja Si të kontrolloni performancën e një shiriti LED

Ligji i përthyerjes së dritës. Indekset refraktive absolute dhe relative (koeficientët). Reflektimi total i brendshëm

Ligji i përthyerjes së dritës u krijua eksperimentalisht në shekullin e 17-të. Ndërsa drita kalon nga një medium transparent në tjetrin, drejtimi i dritës mund të ndryshojë. Ndryshimi në drejtimin e dritës në kufirin e mediave të ndryshme quhet thyerje e dritës. Si rezultat i thyerjes, ndodh një ndryshim i dukshëm në formën e objektit. (shembull: lugë në një gotë me ujë). Ligji i përthyerjes së dritës: Në kufirin e dy mediave, rrezja e përthyer shtrihet në rrafshin e incidencës dhe formon, me normalen e ndërfaqes të rivendosur në pikën e rënies, një kënd thyerjeje të tillë që: =n 1-incidencë, 2-reflektim, n-indeks thyes (f. Snelius) - tregues relativ Indeksi i përthyerjes së një rreze që përplaset në një mjedis nga hapësira pa ajër quhet i tij indeksi absolut i thyerjes. Këndi i incidencës në të cilin rrezja e përthyer fillon të rrëshqasë përgjatë ndërfaqes midis dy mediave pa lëvizur në një mjedis optikisht më të dendur - këndi kufizues i reflektimit total të brendshëm. Reflektimi total i brendshëm- reflektimi i brendshëm, me kusht që këndi i rënies të kalojë një kënd të caktuar kritik. Në këtë rast, vala e përplasjes reflektohet plotësisht, dhe vlera e koeficientit të reflektimit tejkalon vlerat e saj më të larta për sipërfaqet e lëmuara. Reflektimi i reflektimit total të brendshëm është i pavarur nga gjatësia e valës. Në optikë, ky fenomen vërehet për një gamë të gjerë të rrezatimit elektromagnetik, duke përfshirë gamën e rrezeve X. Në optikën gjeometrike, fenomeni shpjegohet brenda kornizës së ligjit të Snell-it. Duke marrë parasysh që këndi i përthyerjes nuk mund të kalojë 90°, gjejmë se në një kënd incidence, sinusi i të cilit është më i madh se raporti i indeksit më të vogël të thyerjes me indeksin më të madh, vala elektromagnetike duhet të reflektohet plotësisht në mjedisin e parë. Shembull: Shkëlqimi i ndritshëm i shumë kristaleve natyrore, dhe veçanërisht i gurëve të çmuar dhe gjysëm të çmuar të prerë, shpjegohet me reflektimin total të brendshëm, si rezultat i të cilit çdo rreze që hyn në kristal formon një numër të madh rrezesh mjaft të shndritshme që dalin, të ngjyrosura si rezultat i dispersionit.

Le të kthehemi në një shqyrtim më të detajuar të indeksit të thyerjes, të cilin e kemi prezantuar në §81 kur formulojmë ligjin e thyerjes.

Indeksi i thyerjes varet nga vetitë optike të mjedisit nga i cili bie rrezja dhe mjedisit në të cilin depërton. Indeksi i thyerjes që fitohet kur drita nga një vakum bie mbi çdo mjedis quhet indeksi i thyerjes absolut i atij mediumi.

Oriz. 184. Indeksi relativ i thyerjes së dy mediave:

Le të jetë indeksi absolut i thyerjes së mjedisit të parë dhe ai i mjedisit të dytë - . Duke marrë parasysh përthyerjen në kufirin e mediumit të parë dhe të dytë, sigurohemi që indeksi i thyerjes gjatë kalimit nga mediumi i parë në të dytin, i ashtuquajturi indeksi relativ i thyerjes, është i barabartë me raportin e indekseve të thyerjes absolute të media e dytë dhe e parë:

(Fig. 184). Përkundrazi, kur kalojmë nga mediumi i dytë tek i pari, kemi një indeks relativ të thyerjes

Lidhja e vendosur midis indeksit relativ të thyerjes së dy mediave dhe indekseve të tyre të thyerjes absolute mund të nxirret teorikisht, pa eksperimente të reja, ashtu siç mund të bëhet për ligjin e kthyeshmërisë (§82),

Një medium me një indeks refraktiv më të lartë quhet optikisht më i dendur. Zakonisht matet indeksi i thyerjes së mediave të ndryshme në lidhje me ajrin. Indeksi absolut i thyerjes së ajrit është . Kështu, indeksi absolut i thyerjes së çdo mediumi lidhet me indeksin e tij të thyerjes në raport me ajrin sipas formulës

Tabela 6. Indeksi i thyerjes së substancave të ndryshme në raport me ajrin

Indeksi i thyerjes varet nga gjatësia e valës së dritës, domethënë nga ngjyra e saj. Ngjyra të ndryshme korrespondojnë me indekse të ndryshme refraktive. Ky fenomen, i quajtur dispersion, luan një rol të rëndësishëm në optikë. Ne do të trajtojmë këtë fenomen në mënyrë të përsëritur në kapitujt vijues. Të dhënat e dhëna në tabelë. 6, referojuni dritës së verdhë.

Është interesante të theksohet se ligji i reflektimit mund të shkruhet zyrtarisht në të njëjtën formë si ligji i thyerjes. Le të kujtojmë se ne ramë dakord që gjithmonë të matim këndet nga pingulja në rrezen përkatëse. Prandaj, këndi i rënies dhe këndi i reflektimit duhet të konsiderojmë të kenë shenja të kundërta, d.m.th. ligji i reflektimit mund të shkruhet si

Duke krahasuar (83.4) me ligjin e thyerjes, shohim se ligji i reflektimit mund të konsiderohet si një rast i veçantë i ligjit të thyerjes në . Kjo ngjashmëri formale e ligjeve të reflektimit dhe thyerjes është me përfitim të madh në zgjidhjen e problemeve praktike.

Në prezantimin e mëparshëm, indeksi i thyerjes kishte kuptimin e një konstante të mediumit, pavarësisht nga intensiteti i dritës që kalonte nëpër të. Ky interpretim i indeksit të thyerjes është mjaft i natyrshëm, por në rastin e intensiteteve të larta të rrezatimit, i arritshëm duke përdorur lazer modernë, nuk justifikohet. Vetitë e mediumit nëpër të cilin kalon rrezatimi i fortë i dritës varen në këtë rast nga intensiteti i tij. Siç thonë ata, mjedisi bëhet jolinear. Jolineariteti i mediumit manifestohet, veçanërisht, në faktin se një valë drite me intensitet të lartë ndryshon indeksin e thyerjes. Varësia e indeksit të thyerjes nga intensiteti i rrezatimit ka formën

Këtu është indeksi i zakonshëm i thyerjes, dhe është indeksi i thyerjes jolineare, dhe është faktori i proporcionalitetit. Termi shtesë në këtë formulë mund të jetë pozitiv ose negativ.

Ndryshimet relative në indeksin e thyerjes janë relativisht të vogla. Në indeksin jolinear të thyerjes. Sidoqoftë, edhe ndryshime të tilla të vogla në indeksin e thyerjes janë të dukshme: ato manifestohen në një fenomen të veçantë të vetë-përqendrimit të dritës.

Le të shqyrtojmë një medium me një indeks refraktiv jolinear pozitiv. Në këtë rast, zonat me intensitet të rritur të dritës janë njëkohësisht zona me indeks të rritur të thyerjes. Në mënyrë tipike, në rrezatimin real lazer, shpërndarja e intensitetit mbi seksionin kryq të një rreze rrezesh është jo uniforme: intensiteti është maksimal përgjatë boshtit dhe zvogëlohet pa probleme drejt skajeve të rrezes, siç tregohet në Fig. 185 kthesa të forta. Një shpërndarje e ngjashme përshkruan gjithashtu ndryshimin në indeksin e thyerjes në të gjithë seksionin kryq të një qelize me një mjedis jolinear përgjatë boshtit të të cilit përhapet rrezja lazer. Indeksi i thyerjes, i cili është më i madhi përgjatë boshtit të kuvetës, zvogëlohet pa probleme drejt mureve të saj (lakoret e ndërprera në Fig. 185).

Një rreze rrezesh që lë lazerin paralel me boshtin, duke hyrë në një mjedis me një indeks të ndryshueshëm thyerjeje, devijohet në drejtimin ku është më i madh. Prandaj, rritja e intensitetit pranë kuvetës çon në një përqendrim të rrezeve të dritës në këtë zonë, të paraqitura skematikisht në seksione tërthore dhe në Fig. 185, dhe kjo çon në një rritje të mëtejshme. Në fund të fundit, seksioni kryq efektiv i një rreze drite që kalon përmes një mjedisi jolinear zvogëlohet ndjeshëm. Drita kalon nëpër një kanal të ngushtë me një indeks të lartë thyes. Kështu, rrezja lazer e rrezeve ngushtohet, dhe mjedisi jolinear, nën ndikimin e rrezatimit intensiv, vepron si një lente mbledhëse. Ky fenomen quhet vetë-përqendrim. Mund të vërehet, për shembull, në nitrobenzenin e lëngshëm.

Oriz. 185. Shpërndarja e intensitetit të rrezatimit dhe indeksit të thyerjes mbi seksionin kryq të një rreze lazer rrezesh në hyrje të kuvetës (a), afër skajit të hyrjes (), në mes (), afër skajit dalës të kuvetës ( )

Përcaktimi i indeksit të thyerjes së trupave të ngurtë transparent

Dhe lëngje

Pajisjet dhe aksesorët: mikroskop me filtër drite, pllakë plan-paralele me shenjën AB në formë kryqi; Refraktometri i markës "RL"; grup lëngjesh.

Qëllimi i punës: të përcaktojë indekset e thyerjes së qelqit dhe lëngjeve.

Përcaktimi i indeksit të thyerjes së qelqit duke përdorur një mikroskop

Për të përcaktuar indeksin e thyerjes së një trupi transparent, përdoret një pllakë paralele e rrafshët e bërë nga ky material me një shenjë.

Shenja përbëhet nga dy gërvishtje pingule reciproke, njëra prej të cilave (A) aplikohet në fund, dhe e dyta (B) aplikohet në sipërfaqen e sipërme të pllakës. Pllaka ndriçohet me dritë monokromatike dhe shikohet përmes mikroskopit. Aktiv
oriz. Figura 4.7 tregon një seksion kryq të pllakës në studim me një plan vertikal.

Rrezet AD dhe AE, pas thyerjes në ndërfaqen xhami-ajër, udhëtojnë në drejtimet DD1 dhe EE1 dhe hyjnë në thjerrëzën e mikroskopit.

Një vëzhgues që shikon pllakën nga lart sheh pikën A në kryqëzimin e vazhdimit të rrezeve DD1 dhe EE1, d.m.th. në pikën C.

Kështu, pika A i duket vëzhguesit se ndodhet në pikën C. Le të gjejmë marrëdhënien midis indeksit të thyerjes n të materialit të pllakës, trashësisë d dhe trashësisë së dukshme d1 të pllakës.

4.7 është e qartë se VD = VСtgi, BD = АВtgr, prej nga

tgi/tgr = AB/BC,

ku AB = d – trashësia e pllakës; BC = d1 trashësia e dukshme e pllakës.

Nëse këndet i dhe r janë të vegjël, atëherë

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

ato. Sini/Sinr = d/d1.

Duke marrë parasysh ligjin e thyerjes së dritës, marrim

Matja d/d1 bëhet duke përdorur një mikroskop.

Dizajni optik i mikroskopit përbëhet nga dy sisteme: një sistem vëzhgimi, i cili përfshin një lente dhe një okular të montuar në një tub, dhe një sistem ndriçimi, i përbërë nga një pasqyrë dhe një filtër i lëvizshëm. Imazhi fokusohet duke rrotulluar dorezat e vendosura në të dy anët e tubit.

Një disk me një shkallë numri është montuar në boshtin e dorezës së djathtë.

Leximi b përgjatë çelësit në lidhje me treguesin fiks përcakton distancën h nga thjerrëza në fazën e mikroskopit:

Koeficienti k tregon se në çfarë lartësie lëviz tubi i mikroskopit kur doreza rrotullohet 1°.

Diametri i thjerrëzës në këtë konfigurim është i vogël në krahasim me distancën h, kështu që rrezja ekstreme që hyn në thjerrëza formon një kënd të vogël i me boshtin optik të mikroskopit.

Këndi i përthyerjes r i dritës në pllakë është më i vogël se këndi i, d.m.th. është gjithashtu i vogël, që i përgjigjet kushtit (4.5).

Urdhri i punës

1. Vendoseni pllakën në skenën e mikroskopit në mënyrë që pika e kryqëzimit të vijave A dhe B (shih Fig.

Indeksi i thyerjes

4.7) ishte në dukje.

2. Rrotulloni dorezën e mekanizmit ngritës për ta ngritur tubin në pozicionin e sipërm.

3. Duke parë përmes okularit, rrotulloni dorezën për të ulur pa probleme tubin e mikroskopit derisa një imazh i qartë i gërvishtjes B të aplikuar në sipërfaqen e sipërme të pllakës të jetë i dukshëm në fushën e shikimit. Regjistroni leximin b1 të gjymtyrës, e cila është proporcionale me distancën h1 nga thjerrëza e mikroskopit në skajin e sipërm të pllakës: h1 = kb1 (Fig.

4. Vazhdoni ta ulni tubin pa probleme derisa të merrni një imazh të qartë të gërvishtjes A, e cila duket se vëzhguesi ndodhet në pikën C. Regjistroni një lexim të ri b2 të numrit. Distanca h1 nga thjerrëza në sipërfaqen e sipërme të pllakës është proporcionale me b2:
h2 = kb2 (Fig. 4.8, b).

Distancat nga pikat B dhe C te thjerrëza janë të barabarta, pasi vëzhguesi i sheh ato në mënyrë të barabartë.

Zhvendosja e tubit h1-h2 është e barabartë me trashësinë e dukshme të pllakës (Fig.

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

5. Matni trashësinë e pllakës d në kryqëzimin e goditjeve. Për ta bërë këtë, vendosni një pllakë qelqi ndihmëse 2 nën pllakën 1 nën studim (Fig. 4.9) dhe uleni tubin e mikroskopit derisa thjerrëza (lehtë) të prekë pllakën në studim. Vini re treguesin e numrit a1. Hiqni pllakën nën studim dhe uleni tubin e mikroskopit derisa thjerrëza të prekë pllakën 2.

Leximi i shënimeve a2.

Thjerrëza e mikroskopit më pas do të ulet në një lartësi të barabartë me trashësinë e pllakës në studim, d.m.th.

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

6. Llogaritni indeksin e thyerjes së materialit të pllakës duke përdorur formulën

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

7. Përsëritni të gjitha matjet e mësipërme 3 - 5 herë, llogaritni vlerën mesatare n, gabimet absolute dhe relative rn dhe rn/n.

Përcaktimi i indeksit të thyerjes së lëngjeve duke përdorur një refraktometër

Instrumentet që përdoren për të përcaktuar indekset e thyerjes quhen refraktometra.

Pamja e përgjithshme dhe dizajni optik i refraktometrit RL janë paraqitur në Fig. 4.10 dhe 4.11.

Matja e indeksit të thyerjes së lëngjeve duke përdorur një refraktometër RL bazohet në fenomenin e përthyerjes së dritës që kalon përmes ndërfaqes midis dy mediave me indekse të ndryshme thyese.

Rreze drite (Fig.

4.11) nga burimi 1 (llambë inkandeshente ose drita e shpërndarë nga drita e ditës) me ndihmën e pasqyrës 2 drejtohet përmes një dritareje në trupin e pajisjes në një prizëm të dyfishtë të përbërë nga prizmat 3 dhe 4, të cilët janë bërë prej qelqi me një indeks thyerjeje prej 1.540 .

Sipërfaqja AA e prizmit të sipërm të ndriçimit 3 (Fig.

4.12, a) mat dhe shërben për ndriçimin e lëngut me dritë të shpërndarë, të depozituar në një shtresë të hollë në hendekun midis prizmave 3 dhe 4. Drita e shpërndarë nga sipërfaqja mat 3 kalon nëpër shtresën plan-paralele të lëngut në studim dhe bie. në faqen diagonale BB të prizmit të poshtëm 4 nën të ndryshme
këndet i variojnë nga zero në 90°.

Për të shmangur fenomenin e reflektimit total të brendshëm të dritës në sipërfaqen e eksplozivit, indeksi i thyerjes së lëngut në studim duhet të jetë më i vogël se indeksi i thyerjes së xhamit të prizmit 4, d.m.th.

më pak se 1.540.

Një rreze drite këndi i rënies së së cilës është 90° quhet kullotje.

Rrezja rrëshqitëse, duke u thyer në ndërfaqen e xhamit të lëngshëm, do të udhëtojë në prizmin 4 në këndin maksimal të thyerjes r pr< 90о.

Përthyerja e një rreze rrëshqitëse në pikën D (shih Fig. 4.12, a) i bindet ligjit

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

ose nf = nst sinrpr, (4.12)

pasi sinipr = 1.

Në sipërfaqen BC të prizmit 4 ndodh thyerja e rrezeve të dritës dhe më pas

Sini¢pr/sinr¢pr = 1/nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

ku a është rrezja përthyese e prizmit 4.

Duke zgjidhur bashkërisht sistemin e ekuacioneve (4.12), (4.13), (4.14), mund të përftojmë një formulë që lidh indeksin e thyerjes nj të lëngut në studim me këndin kufizues të thyerjes r'pr të rrezes që del nga prizmi. 4:

Nëse një teleskop vendoset në rrugën e rrezeve që dalin nga prizmi 4, atëherë pjesa e poshtme e fushës së tij të shikimit do të ndriçohet dhe pjesa e sipërme do të jetë e errët. Ndërfaqja ndërmjet fushave të lehta dhe të errëta formohet nga rrezet me një kënd të thyerjes kufizuese r¢pr. Nuk ka rreze me kënd thyerjeje më të vogël se r¢pr në këtë sistem (Fig.

Prandaj, vlera e r¢pr dhe pozicioni i kufirit chiaroscuro varen vetëm nga indeksi i thyerjes nf të lëngut në studim, pasi nst dhe a janë vlera konstante në këtë pajisje.

Duke ditur nst, a dhe r¢pr, ju mund të llogarisni nl duke përdorur formulën (4.15). Në praktikë, formula (4.15) përdoret për të kalibruar shkallën e refraktometrit.

Në shkallën 9 (shih.

oriz. 4.11) në të majtë janë vlerat e indeksit të thyerjes për ld = 5893 Å. Përpara okularit 10 - 11 ka një pllakë 8 me një shenjë (—-).

Duke lëvizur okularin së bashku me pllakën 8 përgjatë shkallës, është e mundur të përafrohet shenja me ndërfaqen midis fushës së shikimit të errët dhe të dritës.

Ndarja e shkallës së shkallëzuar 9, që përkon me shenjën, jep vlerën e indeksit të thyerjes nl të lëngut në studim. Lentja 6 dhe okulari 10 - 11 formojnë një teleskop.

Prizma rrotulluese 7 ndryshon rrjedhën e rrezes, duke e drejtuar atë në okular.

Për shkak të shpërndarjes së qelqit dhe lëngut në studim, në vend të një kufiri të qartë midis fushave të errëta dhe të lehta, kur vërehet në dritë të bardhë, fitohet një shirit ylber. Për të eliminuar këtë efekt, përdoret kompensuesi i dispersionit 5, i instaluar përpara thjerrëzës së teleskopit. Pjesa kryesore e kompensatorit është një prizëm, i cili është ngjitur së bashku nga tre prizma dhe mund të rrotullohet në lidhje me boshtin e teleskopit.

Këndet refraktive të prizmit dhe materiali i tyre zgjidhen në mënyrë që drita e verdhë me gjatësi vale lд =5893 Å të kalojë nëpër to pa përthyerje. Nëse në rrugën e rrezeve të ngjyrosura vendoset një prizëm kompensues në mënyrë që shpërndarja e tij të jetë e barabartë në madhësi, por në shenjë e kundërt me shpërndarjen e prizmit matës dhe të lëngut, atëherë shpërndarja totale do të jetë zero. Në këtë rast, rrezja e rrezeve të dritës do të mblidhet në një rreze të bardhë, drejtimi i së cilës përkon me drejtimin e rrezes së verdhë kufizuese.

Kështu, kur prizmi kompensues rrotullohet, ngjyra e hedhur eliminohet. Së bashku me prizmën 5, numri i dispersionit 12 rrotullohet në lidhje me treguesin e palëvizshëm (shih Fig. 4.10). Këndi i rrotullimit Z i gjymtyrëve ju lejon të gjykoni vlerën e shpërndarjes mesatare të lëngut në studim.

Shkalla e numrit duhet të jetë e shkallëzuar. Një orar është përfshirë me instalimin.

Urdhri i punës

1. Ngrini prizmin 3, vendosni 2-3 pika të lëngut të provës në sipërfaqen e prizmit 4 dhe uleni prizmin 3 (shih Fig. 4.10).

3. Duke përdorur synimin okular, arrini një imazh të mprehtë të shkallës dhe ndërfaqes midis fushave të shikimit.

4. Duke rrotulluar dorezën 12 të kompensuesit 5, shkatërroni ngjyrën e ndërfaqes midis fushave vizuale.

Duke lëvizur okularin përgjatë shkallës, rreshtoni shenjën (—-) me kufirin e fushave të errëta dhe të lehta dhe shkruani vlerën e treguesit të lëngshëm.

6. Shqyrtoni grupin e propozuar të lëngjeve dhe vlerësoni gabimin e matjes.

7. Pas çdo matjeje, fshijeni sipërfaqen e prizmave me letër filtri të njomur në ujë të distiluar.

Pyetje sigurie

Opsioni 1

Përcaktoni indekset e thyerjes absolute dhe relative të një mjedisi.

2. Vizatoni shtegun e rrezeve përgjatë ndërfaqes ndërmjet dy mediave (n2> n1 dhe n2< n1).

3. Merrni një marrëdhënie që lidh indeksin e thyerjes n me trashësinë d dhe trashësinë e dukshme d¢ të pllakës.

4. Detyrë. Këndi kufizues i reflektimit total të brendshëm për një substancë të caktuar është 30°.

Gjeni indeksin e thyerjes së kësaj substance.

Përgjigje: n =2.

Opsioni 2

1. Cili është fenomeni i reflektimit total të brendshëm?

2. Përshkruani dizajnin dhe parimin e funksionimit të refraktometrit RL-2.

3. Shpjegoni rolin e kompensuesit në një refraktometër.

4. Detyrë. Një llambë është ulur nga qendra e një trapi të rrumbullakët në një thellësi prej 10 m. Gjeni rrezen minimale të trap, ndërsa asnjë rreze e vetme nga llamba e dritës nuk duhet të arrijë në sipërfaqe.

Përgjigje: R = 11,3 m.

INDEKSI PRAKTIV, ose INDEKSI PRAKTIV, është një numër abstrakt që karakterizon fuqinë thyerëse të një mediumi transparent. Indeksi i thyerjes shënohet me shkronjën latine π dhe përcaktohet si raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes së një rrezeje që hyn në një mjedis të caktuar transparent nga një zbrazëti:

n = sin α/sin β = konst ose si raport i shpejtësisë së dritës në zbrazëti me shpejtësinë e dritës në një mjedis të caktuar transparent: n = c/νλ nga zbrazëtia në një mjedis të caktuar transparent.

Indeksi i thyerjes konsiderohet një masë e densitetit optik të një mediumi

Indeksi i përthyerjes i përcaktuar në këtë mënyrë quhet indeks i thyerjes absolute, për dallim nga i ashtuquajturi relativ.

e tregon sa herë ngadalësohet shpejtësia e përhapjes së dritës kur ndryshon indeksi i thyerjes së saj, i cili përcaktohet nga raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes kur rrezja kalon nga një mjedis prej. një densitet në një medium të një densiteti tjetër. Indeksi relativ i thyerjes është i barabartë me raportin e indekseve të thyerjes absolute: n = n2/n1, ku n1 dhe n2 janë indekset e thyerjes absolute të medias së parë dhe të dytë.

Indeksi absolut i thyerjes së të gjithë trupave - të ngurtë, të lëngshëm dhe të gaztë - është më i madh se uniteti dhe varion nga 1 në 2, duke kaluar 2 vetëm në raste të rralla.

Indeksi i thyerjes varet si nga vetitë e mediumit ashtu edhe nga gjatësia e valës së dritës dhe rritet me zvogëlimin e gjatësisë valore.

Prandaj, një indeks i caktohet shkronjës p, duke treguar se cilës gjatësi vale i përket treguesi.

INDEKSI PRAKTIV

Për shembull, për xhamin TF-1 indeksi i thyerjes në pjesën e kuqe të spektrit është nC = 1,64210, dhe në pjesën vjollce nG' = 1,67298.

Indekset e thyerjes së disa trupave transparentë

Ajri - 1.000292

Ujë - 1.334

Eter - 1358

Alkool etilik - 1.363

Glicerinë - 1473

Xham organik (pleksiglas) - 1, 49

Benzeni - 1.503

(Xhami i kurorës - 1,5163

Bredhi (kanadez), balsam 1,54

Kurorë e rëndë prej qelqi - 1, 61 26

Xhami stralli - 1,6164

Disulfidi i karbonit - 1.629

stralli i rëndë i qelqit - 1, 64 75

Monobromonaftaleni - 1,66

Xhami është stralli më i rëndë - 1,92

Diamant - 2,42

Dallimi në indeksin e thyerjes për pjesë të ndryshme të spektrit është shkaku i kromatizmit, d.m.th.

zbërthimi i dritës së bardhë ndërsa kalon nëpër elementë thyes - thjerrëza, prizma, etj.

Punë laboratori nr.41

Përcaktimi i indeksit të thyerjes së lëngjeve duke përdorur një refraktometër

Qëllimi i punës: përcaktimi i indeksit të thyerjes së lëngjeve me metodën e reflektimit total të brendshëm duke përdorur një refraktometër IRF-454B; Studimi i varësisë së indeksit të thyerjes së një tretësire nga përqendrimi i tij.

Përshkrimi i instalimit

Kur drita jo monokromatike thyhet, ajo zbërthehet në ngjyrat përbërëse të saj në një spektër.

Ky fenomen është për shkak të varësisë së indeksit të thyerjes së një lënde nga frekuenca (gjatësia valore) e dritës dhe quhet dispersion i dritës.

Është e zakonshme të karakterizohet fuqia thyerëse e një mediumi me indeksin e thyerjes në gjatësinë e valës λ = 589,3 nm (gjatësia mesatare e valës së dy vijave të ngushta të verdha në spektrin e avullit të natriumit).

60. Cilat metoda për përcaktimin e përqendrimit të substancave në tretësirë ​​përdoren në analizën e përthithjes atomike?

Ky indeks refraktiv është caktuar nD.

Masa e dispersionit është shpërndarja mesatare, e përcaktuar si diferenca ( nF-nC), Ku nF- indeksi i thyerjes së një lënde në një gjatësi vale λ = 486.1 nm (vija blu në spektrin e hidrogjenit), nC– indeksi i thyerjes së substancës λ - 656,3 nm (vija e kuqe në spektrin e hidrogjenit).

Përthyerja e një lënde karakterizohet nga vlera e dispersionit relativ: Librat e referencës zakonisht japin vlerën e kundërt me shpërndarjen relative, d.m.th.

d.m.th., ku është koeficienti i dispersionit, ose numri Abbe.

Instalimi për përcaktimin e indeksit të thyerjes së lëngjeve përbëhet nga një refraktometër IRF-454B me kufijtë e matjes së treguesit; përthyerje nD në rangun nga 1.2 në 1.7; lëng provë, peceta për fshirjen e sipërfaqeve të prizmave.

Refraktometri IRF-454Bështë një instrument i krijuar për të matur drejtpërdrejt indeksin e thyerjes së lëngjeve, si dhe për të përcaktuar shpërndarjen mesatare të lëngjeve në kushte laboratorike.

Parimi i funksionimit të pajisjes IRF-454B bazuar në fenomenin e reflektimit total të brendshëm të dritës.

Diagrami skematik i pajisjes është paraqitur në Fig. 1.

Lëngu që do të testohet vendoset midis dy faqeve të prizmit 1 dhe 2. Prizma 2 me një skaj të lëmuar mirë ABështë matës, dhe prizmi 1 me buzë mat A1 NË1 - ndriçimi. Rrezet nga një burim drite bien në buzë A1 ME1 , thyhet, bie në një sipërfaqe mat A1 NË1 dhe janë të shpërndara nga kjo sipërfaqe.

Më pas kalojnë nëpër shtresën e lëngut në studim dhe arrijnë në sipërfaqe. AB prizmat 2.

Sipas ligjit të thyerjes, ku dhe janë këndet e përthyerjes së rrezeve përkatësisht në lëng dhe në prizëm.

Me rritjen e këndit të rënies, rritet edhe këndi i thyerjes dhe arrin vlerën e tij maksimale kur, d.m.th.

e kur një rreze në një lëng rrëshqet mbi një sipërfaqe AB. Prandaj,. Kështu, rrezet që dalin nga prizmi 2 janë të kufizuara në një kënd të caktuar.

Rrezet që vijnë nga lëngu në prizmin 2 në kënde të mëdha i nënshtrohen reflektimit total të brendshëm në ndërfaqe AB dhe mos kaloni nëpër prizëm.

Pajisja në fjalë ekzaminon lëngjet, indeksi i thyerjes së të cilëve është më i vogël se indeksi i thyerjes së prizmit 2, prandaj, rrezet e të gjitha drejtimeve të thyera në kufirin e lëngut dhe qelqit do të hyjnë në prizëm.

Natyrisht, pjesa e prizmit që korrespondon me rrezet që nuk kaluan do të errësohet. Përmes teleskopit 4, i vendosur në shtegun e rrezeve që dalin nga prizmi, mund të vëzhgohet ndarja e fushës së shikimit në pjesë të lehta dhe të errëta.

Duke rrotulluar sistemin e prizmave 1-2, ndërfaqja midis fushave të lehta dhe të errëta përafrohet me kryqin e fijeve të okularit të teleskopit. Sistemi i prizmave 1-2 është i lidhur me një shkallë, e cila është e kalibruar në vlerat e indeksit të thyerjes.

Shkalla është e vendosur në pjesën e poshtme të fushës së shikimit të tubit dhe, kur kombinon një pjesë të fushës së shikimit me një kryq fijesh, jep vlerën përkatëse të indeksit të thyerjes së lëngut.

Për shkak të shpërndarjes, ndërfaqja e fushës së shikimit në dritën e bardhë do të jetë me ngjyrë. Për të eliminuar ngjyrosjen, si dhe për të përcaktuar shpërndarjen mesatare të substancës së provës, përdoret kompensuesi 3, i përbërë nga dy sisteme prizmash të ngjitur të shikimit të drejtpërdrejtë (prizmat Amichi).

Prizmat mund të rrotullohen njëkohësisht në drejtime të ndryshme duke përdorur një pajisje mekanike rrotulluese të saktë, duke ndryshuar kështu shpërndarjen e vetë kompensuesit dhe duke eliminuar ngjyrimin e kufirit të fushës së shikimit të vëzhguar përmes sistemit optik 4. Një daulle me një shkallë shoqërohet me kompensues, me të cilin përcaktohet parametri i dispersionit, duke lejuar që substancat të llogariten në shpërndarjen mesatare.

Urdhri i punës

Rregulloni pajisjen në mënyrë që drita nga burimi (llamba inkandeshente) të hyjë në prizmin e ndriçimit dhe të ndriçojë fushën e shikimit në mënyrë të barabartë.

2. Hapni prizmin matës.

Duke përdorur një shufër qelqi, aplikoni disa pika ujë në sipërfaqen e saj dhe mbyllni me kujdes prizmin. Hendeku midis prizmave duhet të mbushet në mënyrë të barabartë me një shtresë të hollë uji (i kushtoni vëmendje të veçantë kësaj).

Duke përdorur vidën e pajisjes me një shkallë, eliminoni ngjyrosjen e fushës së shikimit dhe merrni një kufi të mprehtë midis dritës dhe hijes. Rreshtoni atë, duke përdorur një vidë tjetër, me kryqin referues të okularit të instrumentit. Përcaktoni indeksin e thyerjes së ujit duke përdorur shkallën e okularit me një saktësi prej të mijëshave.

Krahasoni rezultatet e marra me të dhënat referuese për ujin. Nëse diferenca midis indeksit të thyerjes së matur dhe tabelës nuk kalon ± 0,001, atëherë matja është kryer në mënyrë korrekte.

Detyra 1

1. Përgatitni një tretësirë ​​të kripës së tryezës ( NaCl) me një përqendrim afër kufirit të tretshmërisë (për shembull, C = 200 g/litër).

Matni indeksin e thyerjes së tretësirës që rezulton.

3. Duke e holluar tretësirën një numër të plotë herë, fitoni varësinë e treguesit; përthyerja në përqendrimin e tretësirës dhe plotësoni tabelën. 1.

Tabela 1

Ushtrimi. Si të përftohet një përqendrim i tretësirës i barabartë me 3/4 e maksimumit (fillestar) vetëm me hollim?

Ndërtoni një grafik varësie n=n(C). Përpunimi i mëtejshëm i të dhënave eksperimentale kryhet sipas udhëzimeve të mësuesit.

Përpunimi i të dhënave eksperimentale

a) Metoda grafike

Përcaktoni pjerrësinë nga grafiku NË, e cila, në kushte eksperimentale, do të karakterizojë lëndën e tretur dhe tretësin.

2. Përcaktoni përqendrimin e tretësirës duke përdorur grafikun NaCl dhënë nga laboranti.

b) Metoda analitike

Llogaritni duke përdorur metodën e katrorëve më të vegjël A, NË Dhe SB.

Bazuar në vlerat e gjetura A Dhe NË përcaktoni përqendrimin mesatar të tretësirës NaCl dhënë nga laboranti

Pyetje sigurie

Shpërndarja e dritës. Cili është ndryshimi midis shpërndarjes normale dhe shpërndarjes anormale?

2. Cili është fenomeni i reflektimit total të brendshëm?

3. Pse ky konfigurim nuk mund të masë indeksin e thyerjes së një lëngu më të madh se indeksi i thyerjes së prizmit?

4. Pse një fytyrë prizmi A1 NË1 e bëjnë mat?

Degradimi, Indeks

Enciklopedia Psikologjike

Një mënyrë për të vlerësuar shkallën e degradimit mendor! funksionet e matura me testin Wechsler-Bellevue. Indeksi bazohet në vëzhgimin se disa aftësi të matura nga testi bien me moshën, por të tjerat jo.

Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

- indeksi, regjistri i emrave, titujve etj. Në psikologji - një tregues dixhital për vlerësimin sasior, karakterizimin e dukurive.

Nga çfarë varet indeksi i thyerjes së një substance?

Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

1. Kuptimi më i përgjithshëm: çdo gjë që përdoret për të shënuar, identifikuar ose drejtuar; tregues, mbishkrime, shenja ose simbole. 2. Një formulë ose numër, shpesh i shprehur si një koeficient, që tregon një lidhje midis vlerave ose matjeve ose midis ...

Shoqërueshmëria, Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

Karakteristikë që shpreh shoqërueshmërinë e një personi. Një sociogram, për shembull, ofron, ndër masat e tjera, një vlerësim të shoqërueshmërisë së anëtarëve të ndryshëm të grupit.

Përzgjedhja, Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

Një formulë për vlerësimin e fuqisë së një testi ose artikulli të caktuar testues në diskriminimin e individëve nga njëri-tjetri.

Besueshmëria, Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

Një statistikë që ofron një vlerësim të korrelacionit midis vlerave aktuale të marra nga një test dhe vlerave teorikisht të sakta.

Ky indeks jepet si vlera e r, ku r është koeficienti i llogaritur i besueshmërisë.

Parashikimi i Performancës, Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

Një matje e shkallës në të cilën njohuritë për një variabël mund të përdoren për të bërë parashikime për një variabël tjetër, duke pasur parasysh se lidhja midis variablave është e njohur. Zakonisht në formë simbolike kjo shprehet si E, indeksi përfaqësohet si 1 -((...

Fjalët, Indeks

Enciklopedia Psikologjike

Një term i përgjithshëm për çdo frekuencë sistematike të paraqitjes së fjalëve në gjuhën e shkruar dhe/ose të folur.

Shpesh, tregues të tillë kufizohen në fusha specifike gjuhësore, për shembull, tekstet e klasës së parë, ndërveprimet prind-fëmijë. Megjithatë, vlerësimet dihen...

Strukturat e trupit, Indeksi

Enciklopedia Psikologjike

Matja e trupit të propozuar nga Eysenck bazuar në raportin e lartësisë me perimetrin e gjoksit.

Ata, rezultatet e të cilëve ishin në intervalin "normal" quheshin mesomorfë, ata brenda një devijimi standard ose mbi mesataren quheshin leptomorfë, dhe ata brenda një devijimi standard ose ...

PËR LEKTORËN Nr.24

"METODA E ANALIZAVE INSTRUMENTALE"

REFRAKTOMETRIA.

Literatura:

1. V.D. Ponomarev "Kimi analitike" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Kimi analitike" 2004 f. 181-184

REFRAKTOMETRIA.

Refraktometria është një nga metodat fizike më të thjeshta të analizës duke përdorur një sasi minimale të analitit dhe kryhet në një kohë shumë të shkurtër.

Refraktometria- një metodë e bazuar në fenomenin e përthyerjes ose të përthyerjes d.m.th.

ndryshimi i drejtimit të përhapjes së dritës kur kalon nga një mjedis në tjetrin.

Përthyerja, si dhe thithja e dritës, është pasojë e ndërveprimit të saj me mediumin.

Fjala refraktometri do të thotë matje përthyerja e dritës, e cila vlerësohet nga vlera e indeksit të thyerjes.

Vlera e indeksit të thyerjes n varet

1) për përbërjen e substancave dhe sistemeve,

2) nga fakti në çfarë përqendrimi dhe çfarë molekula ndesh rrezja e dritës në rrugën e saj, sepse

Nën ndikimin e dritës, molekulat e substancave të ndryshme polarizohen ndryshe. Në këtë varësi bazohet metoda refraktometrike.

Kjo metodë ka një sërë përparësish, si rezultat i të cilave ka gjetur aplikim të gjerë si në kërkimin kimik, ashtu edhe në kontrollin e proceseve teknologjike.

1) Matja e indekseve të thyerjes është një proces shumë i thjeshtë që kryhet me saktësi dhe me kohë dhe sasi minimale të substancës.

2) Në mënyrë tipike, refraktometrat ofrojnë një saktësi deri në 10% në përcaktimin e indeksit të thyerjes së dritës dhe përmbajtjes së analitit

Metoda e refraktometrisë përdoret për të kontrolluar autenticitetin dhe pastërtinë, për të identifikuar substancat individuale dhe për të përcaktuar strukturën e përbërjeve organike dhe inorganike gjatë studimit të tretësirave.

Refraktometria përdoret për të përcaktuar përbërjen e tretësirave me dy përbërës dhe për sistemet treshe.

Baza fizike e metodës

INDEKSI PRAKTIV.

Sa më i madh të jetë ndryshimi në shpejtësinë e përhapjes së dritës në të dy, aq më i madh është devijimi i një rreze drite nga drejtimi i saj origjinal kur kalon nga një mjedis në tjetrin.

këto mjedise.

Le të shqyrtojmë thyerjen e një rreze drite në kufirin e çdo dy media transparente I dhe II (Shih.

Oriz.). Le të biem dakord që mediumi II ka një fuqi refraktive më të madhe dhe, për rrjedhojë, n1 Dhe n2— tregon thyerjen e mediumit përkatës. Nëse mediumi I nuk është vakum ose ajër, atëherë raporti i këndit mëkat të rënies së rrezes së dritës me këndin mëkat të thyerjes do të japë vlerën e indeksit relativ të thyerjes n rel. Vlera n rel.

Cili është indeksi i thyerjes së qelqit? Dhe kur duhet ta dini?

mund të përkufizohet edhe si raport i indekseve refraktive të mediumit në shqyrtim.

notrel. = —— = —

Vlera e indeksit të thyerjes varet nga

1) natyra e substancave

Natyra e substancës në këtë rast përcaktohet nga shkalla e deformueshmërisë së molekulave të saj nën ndikimin e dritës - shkalla e polarizimit.

Sa më intensiv të jetë polarizimi, aq më i fortë është thyerja e dritës.

2)gjatësia e valës së dritës rënëse

Matja e indeksit të thyerjes kryhet në një gjatësi vale të dritës prej 589.3 nm (linja D e spektrit të natriumit).

Varësia e indeksit të thyerjes nga gjatësia valore e dritës quhet dispersion.

Sa më e shkurtër të jetë gjatësia e valës, aq më i madh është thyerja. Prandaj, rrezet me gjatësi vale të ndryshme përthyhen ndryshe.

3)temperatura , në të cilën kryhet matja. Një parakusht për përcaktimin e indeksit të thyerjes është pajtueshmëria me regjimin e temperaturës. Zakonisht përcaktimi kryhet në 20±0.30C.

Me rritjen e temperaturës, indeksi i thyerjes zvogëlohet me uljen e temperaturës;.

Korrigjimi për efektet e temperaturës llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:

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

nt - Mirupafshim indeksi i thyerjes në një temperaturë të caktuar,

n20-indeksi i thyerjes në 200C

Ndikimi i temperaturës në vlerat e indekseve të thyerjes së gazeve dhe lëngjeve shoqërohet me vlerat e koeficientëve të tyre të zgjerimit vëllimor.

Vëllimi i të gjitha gazeve dhe lëngjeve rritet kur nxehet, dendësia zvogëlohet dhe, rrjedhimisht, treguesi zvogëlohet

Indeksi i thyerjes i matur në 200C dhe një gjatësi vale e dritës prej 589.3 nm përcaktohet nga indeksi nD20

Varësia e indeksit të thyerjes së një sistemi homogjen me dy komponentë nga gjendja e tij përcaktohet eksperimentalisht duke përcaktuar indeksin e thyerjes për një numër sistemesh standarde (për shembull, zgjidhje), përmbajtja e përbërësve në të cilët dihet.

4) përqendrimi i substancës në tretësirë.

Për shumë solucione ujore të substancave, indekset e thyerjes në përqendrime dhe temperatura të ndryshme maten në mënyrë të besueshme dhe në këto raste mund të përdoren libra referimi. tabela refraktometrike.

Praktika tregon se kur përmbajtja e substancës së tretur nuk kalon 10-20%, së bashku me metodën grafike, në shumë raste është e mundur të përdoret ekuacion linear si:

n=no+FC,

n- indeksi i thyerjes së tretësirës,

nrështë indeksi i thyerjes së një tretësi të pastër,

C- përqendrimi i substancës së tretur,%

F-koeficienti empirik, vlera e të cilit gjendet

duke përcaktuar indekset e thyerjes së tretësirave me përqendrim të njohur.

REFRAKTOMETRA.

Refraktometrat janë instrumente që përdoren për të matur indeksin e thyerjes.

Ekzistojnë 2 lloje të këtyre pajisjeve: refraktometri i tipit Abbe dhe refraktometri i tipit Pulfrich. Në të dyja rastet, matjet bazohen në përcaktimin e këndit maksimal të thyerjes. Në praktikë përdoren refraktometra të sistemeve të ndryshme: laboratori-RL, RL universal, etj.

Indeksi i thyerjes së ujit të distiluar është n0 = 1,33299, por praktikisht ky tregues merret si referencë si n0 =1,333.

Parimi i funksionimit të refraktometrave bazohet në përcaktimin e indeksit të thyerjes me metodën e këndit kufizues (këndi i reflektimit total të dritës).

Refraktometër dore

Refraktometri Abbe