تعد العمليات المرتبطة بالضوء عنصرًا مهمًا في الفيزياء وتحيط بنا في كل مكان في حياتنا اليومية. والأهم في هذه الحالة هو قوانين انعكاس وانكسار الضوء، التي تقوم عليها البصريات الحديثة. يعد انكسار الضوء جزءًا مهمًا من العلم الحديث.

تأثير التشويه

ستخبرك هذه المقالة ما هي ظاهرة انكسار الضوء، وكذلك كيف يبدو قانون الانكسار وما يتبعه.

أساسيات الظاهرة الفيزيائية

عندما يسقط شعاع على سطح يفصل بين مادتين شفافتين لهما كثافات بصرية مختلفة (على سبيل المثال، نظارات مختلفة أو في الماء)، فإن بعض الأشعة سوف تنعكس، وبعضها سوف يخترق البنية الثانية (على سبيل المثال، سوف تنتشر في الماء أو الزجاج). عند الانتقال من وسط إلى آخر، عادةً ما يغير الشعاع اتجاهه. هذه هي ظاهرة انكسار الضوء.
يظهر انعكاس وانكسار الضوء بشكل خاص في الماء.

تأثير التشويه في الماء

عند النظر إلى الأشياء في الماء، تبدو مشوهة. هذا ملحوظ بشكل خاص عند الحدود بين الهواء والماء. بصريًا، تبدو الأجسام الموجودة تحت الماء وكأنها منحرفة قليلاً. إن الظاهرة الفيزيائية الموصوفة هي بالتحديد السبب وراء ظهور جميع الأشياء مشوهة في الماء. عندما تضرب الأشعة الزجاج، يكون هذا التأثير أقل وضوحًا.
انكسار الضوء هو ظاهرة فيزيائية تتميز بتغير اتجاه حركة الشعاع الشمسي لحظة انتقاله من وسط (هيكل) إلى آخر.
لتحسين فهمنا لهذه العملية، فكر في مثال لشعاع يضرب الماء من الهواء (وبالمثل بالنسبة للزجاج). ومن خلال رسم عمودي على طول الواجهة، يمكن قياس زاوية الانكسار وعودة شعاع الضوء. سيتغير هذا المؤشر (زاوية الانكسار) عندما يخترق التدفق الماء (داخل الزجاج).
انتبه! تُفهم هذه المعلمة على أنها الزاوية التي يشكلها خط عمودي مرسوم على فصل مادتين عندما يخترق شعاع من الهيكل الأول إلى الثاني.

ممر الشعاع

نفس المؤشر نموذجي للبيئات الأخرى. وقد ثبت أن هذا المؤشر يعتمد على كثافة المادة. إذا سقط الشعاع من بنية أقل كثافة إلى بنية أكثر كثافة، فإن زاوية التشوه الناتجة ستكون أكبر. وإذا كان العكس فهو أقل.
وفي الوقت نفسه، فإن التغيير في منحدر الانخفاض سيؤثر أيضًا على هذا المؤشر. لكن العلاقة بينهما لا تبقى ثابتة. وفي الوقت نفسه، ستبقى نسبة جيبيهما قيمة ثابتة، وهو ما تنعكس بالصيغة التالية: sinα / sinγ = n، حيث:

• n هي قيمة ثابتة موصوفة لكل مادة محددة (الهواء، الزجاج، الماء، إلخ). لذلك، يمكن تحديد هذه القيمة باستخدام جداول خاصة؛
• α – زاوية الإصابة؛
• γ – زاوية الانكسار.

ولتحديد هذه الظاهرة الفيزيائية، تم إنشاء قانون الانكسار.

القانون الفيزيائي

يسمح لنا قانون انكسار تدفقات الضوء بتحديد خصائص المواد الشفافة. ويتكون القانون نفسه من حكمين:

• الجزء الأول. سيتم وضع الشعاع (الحادث، المعدل) والعمودي، الذي تم استعادته عند نقطة السقوط على الحدود، على سبيل المثال، الهواء والماء (الزجاج، وما إلى ذلك)، في نفس المستوى؛
• الجزء الثاني. ستكون نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب نفس الزاوية المتكونة عند عبور الحدود قيمة ثابتة.

وصف القانون

في هذه الحالة، في اللحظة التي يخرج فيها الشعاع من الهيكل الثاني إلى الأول (على سبيل المثال، عندما يمر تدفق الضوء من الهواء، عبر الزجاج ويعود إلى الهواء)، سيحدث أيضًا تأثير تشويه.

معلمة مهمة لكائنات مختلفة

المؤشر الرئيسي في هذه الحالة هو نسبة جيب زاوية السقوط إلى معلمة مماثلة، ولكن للتشويه. على النحو التالي من القانون الموصوف أعلاه، فإن هذا المؤشر هو قيمة ثابتة.
علاوة على ذلك، عندما تتغير قيمة منحدر الانخفاض، فإن نفس الوضع سيكون نموذجيًا لمؤشر مماثل. هذه المعلمة ذات أهمية كبيرة لأنها خاصية متكاملة للمواد الشفافة.

مؤشرات لكائنات مختلفة

بفضل هذه المعلمة، يمكنك التمييز بفعالية بين أنواع الزجاج، وكذلك الأحجار الكريمة المختلفة. ومن المهم أيضًا تحديد سرعة الضوء في البيئات المختلفة.

انتبه! أعلى سرعة لتدفق الضوء تكون في الفراغ.

عند الانتقال من مادة إلى أخرى تقل سرعتها. على سبيل المثال، الماس، الذي يتمتع بأعلى معامل انكسار، سيكون له سرعة انتشار فوتون أعلى بـ 2.42 مرة من الهواء. وفي الماء، سوف تنتشر بشكل أبطأ بمقدار 1.33 مرة. بالنسبة لأنواع مختلفة من الزجاج، تتراوح هذه المعلمة من 1.4 إلى 2.2.

انتبه! تحتوي بعض النظارات على معامل انكسار يبلغ 2.2، وهو قريب جدًا من الماس (2.4). لذلك، ليس من الممكن دائمًا التمييز بين قطعة الزجاج والماس الحقيقي.

الكثافة البصرية للمواد

يمكن للضوء أن يخترق المواد المختلفة التي تتميز بكثافات بصرية مختلفة. وكما قلنا سابقًا، باستخدام هذا القانون يمكنك تحديد خاصية الكثافة للوسط (البنية). كلما كانت أكثر كثافة، كانت سرعة انتشار الضوء من خلالها أبطأ. على سبيل المثال، سيكون الزجاج أو الماء أكثر كثافة بصريًا من الهواء.
وبالإضافة إلى أن هذه المعلمة قيمة ثابتة، فإنها تعكس أيضًا نسبة سرعة الضوء في مادتين. يمكن عرض المعنى المادي بالصيغة التالية:

يبين هذا المؤشر كيف تتغير سرعة انتشار الفوتونات عند الانتقال من مادة إلى أخرى.

مؤشر مهم آخر

عندما يتحرك تدفق الضوء عبر الأجسام الشفافة، يكون استقطابه ممكنًا. يتم ملاحظته أثناء مرور تدفق الضوء من الوسائط المتناحية العازلة. يحدث الاستقطاب عندما تمر الفوتونات عبر الزجاج.

تأثير الاستقطاب

يُلاحظ الاستقطاب الجزئي عندما تختلف زاوية حدوث تدفق الضوء عند حدود عازلين كهربائيين عن الصفر.

تعتمد درجة الاستقطاب على زوايا السقوط (قانون بروستر).

انعكاس داخلي كامل

في ختام رحلتنا القصيرة، لا يزال من الضروري اعتبار مثل هذا التأثير بمثابة انعكاس داخلي كامل.

ظاهرة العرض الكامل لكي يظهر هذا التأثير، من الضروري زيادة زاوية حدوث تدفق الضوء في لحظة انتقاله من وسط أكثر كثافة إلى وسط أقل كثافة عند السطح البيني بين المواد. في الحالة التي تتجاوز فيها هذه المعلمة قيمة حدية معينة، فإن الفوتونات الساقطة على حدود هذا القسم سوف تنعكس بالكامل. في الواقع، ستكون هذه هي الظاهرة التي نريدها.

وبدونها، كان من المستحيل صنع الألياف الضوئية.

لقد أعطى التطبيق العملي لسلوك تدفق الضوء الكثير، مما أدى إلى إنشاء مجموعة متنوعة من الأجهزة التقنية لتحسين حياتنا. وفي الوقت نفسه، لم يكشف الضوء بعد عن كل إمكانياته للبشرية، كما أن إمكاناته العملية لم تتحقق بالكامل بعد.

كيف تصنع مصباحًا ورقيًا بيديك
كيفية التحقق من أداء شريط LED

دعونا ننتقل إلى دراسة أكثر تفصيلاً لمؤشر الانكسار، الذي قدمناه في الفقرة 81 عند صياغة قانون الانكسار.

يعتمد معامل الانكسار على الخصائص البصرية لكل من الوسط الذي تسقط منه الحزمة والوسط الذي تخترقه. يسمى معامل الانكسار الذي يتم الحصول عليه عندما يسقط الضوء من الفراغ على أي وسط بمعامل الانكسار المطلق لذلك الوسط.

أرز. 184. معامل الانكسار النسبي لوسائطين:

ليكن معامل الانكسار المطلق للوسط الأول ومعامل الانكسار للوسط الثاني - . بالنظر إلى الانكسار عند حدود الوسطين الأول والثاني، نتأكد من أن معامل الانكسار أثناء الانتقال من الوسط الأول إلى الثاني، ما يسمى بمعامل الانكسار النسبي، يساوي نسبة معامل الانكسار المطلق للوسط الوسائط الثانية والأولى:

(الشكل 184). على العكس من ذلك، عند الانتقال من الوسط الثاني إلى الأول يكون لدينا معامل انكسار نسبي

يمكن استخلاص العلاقة القائمة بين معامل الانكسار النسبي لوسائطين ومؤشرات انكسارهما المطلقة نظريًا، دون تجارب جديدة، تمامًا كما يمكن القيام بذلك بالنسبة لقانون الانعكاس (الفقرة 82)،

يسمى الوسط ذو معامل الانكسار العالي بالكثافة البصرية. عادة ما يتم قياس معامل الانكسار للوسائط المختلفة بالنسبة للهواء. معامل الانكسار المطلق للهواء هو . وبالتالي، فإن معامل الانكسار المطلق لأي وسط يرتبط بمعامل انكساره بالنسبة للهواء من خلال الصيغة

الجدول 6. معامل الانكسار للمواد المختلفة بالنسبة للهواء

ويعتمد معامل الانكسار على الطول الموجي للضوء، أي على لونه. تتوافق الألوان المختلفة مع مؤشرات الانكسار المختلفة. تلعب هذه الظاهرة، التي تسمى التشتت، دورًا مهمًا في البصريات. وسوف نتعامل مع هذه الظاهرة مرارا وتكرارا في الفصول اللاحقة. البيانات الواردة في الجدول. 6، الرجوع إلى الضوء الأصفر.

ومن المثير للاهتمام أن نلاحظ أن قانون الانعكاس يمكن كتابته رسميًا بنفس شكل قانون الانكسار. دعونا نتذكر أننا اتفقنا على قياس الزوايا دائمًا من العمودي على الشعاع المقابل. ولذلك يجب أن نعتبر أن زاوية السقوط وزاوية الانعكاس لهما إشارات متضادة، أي. يمكن كتابة قانون الانعكاس ك

وبمقارنة (83.4) مع قانون الانكسار نرى أن قانون الانعكاس يمكن اعتباره حالة خاصة من قانون الانكسار عند . هذا التشابه الشكلي بين قوانين الانعكاس والانكسار له فائدة كبيرة في حل المشكلات العملية.

في العرض السابق، كان لمؤشر الانكسار معنى ثابت للوسط، بغض النظر عن شدة الضوء الذي يمر عبره. يعد هذا التفسير لمؤشر الانكسار طبيعيًا تمامًا، ولكن في حالة شدة الإشعاع العالية التي يمكن تحقيقها باستخدام أجهزة الليزر الحديثة، فإنه ليس له ما يبرره. وتعتمد خصائص الوسط الذي يمر من خلاله الإشعاع الضوئي القوي في هذه الحالة على شدته. كما يقولون، تصبح البيئة غير خطية. تتجلى اللاخطية للوسط، على وجه الخصوص، في حقيقة أن موجة الضوء عالية الكثافة تغير معامل الانكسار. اعتماد معامل الانكسار على شدة الإشعاع له شكل

هنا هو معامل الانكسار المعتاد، وهو معامل الانكسار غير الخطي، وهو عامل التناسب. يمكن أن يكون الحد الإضافي في هذه الصيغة موجبًا أو سالبًا.

التغيرات النسبية في معامل الانكسار صغيرة نسبيًا. في معامل الانكسار غير الخطي. ومع ذلك، فحتى هذه التغييرات الصغيرة في معامل الانكسار تكون ملحوظة: فهي تتجلى في ظاهرة غريبة تتمثل في التركيز الذاتي للضوء.

دعونا نفكر في وسط ذو معامل انكسار غير خطي موجب. في هذه الحالة، المناطق ذات شدة الضوء المتزايدة هي في نفس الوقت مناطق ذات معامل انكسار متزايد. عادةً، في إشعاع الليزر الحقيقي، يكون توزيع الكثافة على المقطع العرضي لحزمة الأشعة غير منتظم: تكون الشدة قصوى على طول المحور وتتناقص بسلاسة نحو حواف الحزمة، كما هو موضح في الشكل. 185 منحنيات صلبة. ويصف توزيع مماثل أيضًا التغير في معامل الانكسار عبر المقطع العرضي للخلية ذات الوسط غير الخطي على طول المحور الذي ينتشر فيه شعاع الليزر. يتناقص معامل الانكسار، الذي يكون أكبر على طول محور الكوفيت، بسلاسة نحو جدرانه (المنحنيات المتقطعة في الشكل 185).

ينحرف شعاع الأشعة الذي يغادر الليزر موازيًا للمحور، ويدخل إلى وسط ذي معامل انكسار متغير، في الاتجاه الذي يكون فيه أكبر. ولذلك، فإن زيادة الكثافة بالقرب من الكوفيت تؤدي إلى تركيز أشعة الضوء في هذه المنطقة، كما هو موضح بشكل تخطيطي في المقاطع العرضية وفي الشكل 1. 185، وهذا يؤدي إلى زيادة أخرى. في النهاية، يتم تقليل المقطع العرضي الفعال لشعاع الضوء الذي يمر عبر وسط غير خطي بشكل كبير. يمر الضوء عبر قناة ضيقة ذات معامل انكسار مرتفع. وبالتالي، يتم تضييق شعاع الليزر من الأشعة، ويعمل الوسط غير الخطي كعدسة تجميع تحت تأثير الإشعاع المكثف. وتسمى هذه الظاهرة بالتركيز على الذات. ويمكن ملاحظتها، على سبيل المثال، في النيتروبنزين السائل.

أرز. 185. توزيع شدة الإشعاع ومعامل الانكسار على المقطع العرضي لشعاع الليزر عند مدخل الكوفيت (أ)، بالقرب من نهاية الإدخال ()، في المنتصف ()، بالقرب من نهاية إخراج الكوفيت ( )

تحديد معامل الانكسار للمواد الصلبة الشفافة

والسوائل

الأجهزة والملحقات: مجهر مزود بمرشح ضوئي، ولوحة مستوية متوازية تحمل العلامة AB على شكل صليب؛ العلامة التجارية لمقياس الانكسار "RL" ؛ مجموعة من السوائل.

الغرض من العمل:تحديد معاملات الانكسار للزجاج والسوائل.

تحديد معامل انكسار الزجاج باستخدام المجهر

لتحديد معامل الانكسار لمادة صلبة شفافة، يتم استخدام لوحة متوازية المستوى مصنوعة من هذه المادة مع علامة.

تتكون العلامة من خدشين متعامدين، أحدهما (أ) مطبق على الجزء السفلي، والثاني (ب) مطبق على السطح العلوي للوحة. اللوحة مضاءة بضوء أحادي اللون ويمكن رؤيتها من خلال المجهر. على
أرز. يوضح الشكل 4.7 مقطعًا عرضيًا للوحة قيد الدراسة بمستوى رأسي.

تنتقل الأشعة AD وAE، بعد الانكسار عند السطح الزجاجي الهوائي، في الاتجاهين DD1 وEE1 وتدخل عدسة المجهر.

المراقب الذي ينظر إلى اللوحة من الأعلى يرى النقطة A عند تقاطع استمرار الشعاعين DD1 و EE1، أي. عند النقطة ج.

وهكذا، فإن النقطة A تبدو للمراقب أنها تقع عند النقطة C. دعونا نوجد العلاقة بين معامل الانكسار n لمادة اللوحة، والسمك d والسمك الظاهري d1 للوحة.

4.7 من الواضح أن VD = VСtgi، BD = АВtgr، من أين

tgi/tgr = AB/BC،

حيث AB = d – سمك اللوحة؛ BC = d1 السُمك الظاهري للوحة.

إذا كانت الزوايا i و r صغيرة، إذن

سيني/سينر = تجي/تغر، (4.5)

أولئك. سيني/سينر = د/د1.

مع الأخذ في الاعتبار قانون انكسار الضوء، نحصل على

يتم إجراء قياس d/d1 باستخدام المجهر.

يتكون التصميم البصري للمجهر من نظامين: نظام المراقبة، والذي يتضمن عدسة وعدسة عينية مثبتة في أنبوب، ونظام الإضاءة، الذي يتكون من مرآة ومرشح قابل للإزالة. يتم التركيز على الصورة من خلال تدوير المقابض الموجودة على جانبي الأنبوب.

يتم تثبيت قرص بمقياس قرص على محور المقبض الأيمن.

تحدد القراءة b على طول القرص بالنسبة للمؤشر الثابت المسافة h من العدسة إلى مرحلة المجهر:

يشير معامل k إلى الارتفاع الذي يتحرك فيه أنبوب المجهر عند تدوير المقبض بمقدار 1 درجة.

قطر العدسة في هذا الإعداد صغير مقارنة بالمسافة h، وبالتالي فإن الشعاع الأقصى الذي يدخل العدسة يشكل زاوية صغيرة i مع المحور البصري للمجهر.

زاوية انكسار الضوء r في اللوحة أقل من الزاوية i، أي. وهو صغير أيضًا، وهو ما يتوافق مع الشرط (4.5).

أمر العمل

1. ضع اللوحة على منصة المجهر بحيث تكون نقطة تقاطع الخطين A و B (انظر الشكل 1).

معامل الانكسار

4.7) كان في الأفق.

2. قم بتدوير مقبض آلية الرفع لرفع الأنبوب إلى الموضع العلوي.

3. بالنظر من خلال العدسة، قم بتدوير المقبض لخفض أنبوب المجهر بسلاسة حتى تظهر صورة واضحة للخدش B المطبق على السطح العلوي للوحة في مجال الرؤية. سجل القراءة b1 للطرف، والتي تتناسب مع المسافة h1 من عدسة المجهر إلى الحافة العلوية للوحة: h1 = kb1 (الشكل 1).

4. استمر في خفض الأنبوب بسلاسة حتى تحصل على صورة واضحة للخدش A، والذي يبدو للمراقب أنه موجود عند النقطة C. سجل قراءة جديدة b2 للقرص. المسافة h1 من العدسة إلى السطح العلوي للوحة تتناسب مع b2:
h2 = kb2 (الشكل 4.8، ب).

المسافات من النقطتين B وC إلى العدسة متساوية، لأن الراصد يراها بوضوح متساوٍ.

إزاحة الأنبوب h1-h2 تساوي السمك الظاهري للوحة (الشكل 1).

d1 = h1-h2 = (b1-b2)ك. (4.8)

5. قم بقياس سمك اللوحة d عند تقاطع الضربات. للقيام بذلك، ضع لوحة زجاجية مساعدة 2 أسفل اللوحة 1 قيد الدراسة (الشكل 4.9) وقم بخفض أنبوب المجهر حتى تلامس العدسة (بشكل خفيف) اللوحة قيد الدراسة. لاحظ إشارة الطلب a1. قم بإزالة اللوحة قيد الدراسة وقم بخفض أنبوب المجهر حتى تلامس العدسة اللوحة 2.

ملاحظة القراءة a2.

ستنخفض عدسة المجهر بعد ذلك إلى ارتفاع يساوي سمك اللوحة قيد الدراسة، أي.

د = (أ1-أ2)ك. (4.9)

6. احسب معامل الانكسار لمادة اللوحة باستخدام الصيغة

ن = د/د1 = (أ1-أ2)/(ب1-ب2). (4.10)

7. كرر جميع القياسات المذكورة أعلاه 3 - 5 مرات، واحسب متوسط ​​قيمة n والأخطاء المطلقة والنسبية rn و rn/n.

تحديد معامل انكسار السوائل باستخدام مقياس الانكسار

تسمى الأدوات المستخدمة لتحديد معاملات الانكسار مقاييس الانكسار.

يظهر الشكل العام والتصميم البصري لجهاز قياس الانكسار RL في الشكل. 4.10 و 4.11.

يعتمد قياس معامل انكسار السوائل باستخدام مقياس انكسار RL على ظاهرة انكسار الضوء الذي يمر عبر السطح البيني بين وسطين لهما مؤشرات انكسار مختلفة.

شعاع الضوء (الشكل .

(الشكل 4.11) من المصدر 1 (المصباح المتوهج أو ضوء النهار المنتشر) بمساعدة المرآة 2 يتم توجيهه من خلال نافذة في جسم الجهاز إلى منشور مزدوج يتكون من المنشور 3 و 4، وهو مصنوع من الزجاج بمعامل انكسار 1.540. .

السطح AA لمنشور الإضاءة العلوي 3 (الشكل 1).

4.12، أ) غير لامع ويعمل على إضاءة السائل بالضوء المتناثر المترسب في طبقة رقيقة في الفجوة بين المنشور 3 و 4. يمر الضوء المبعثر بواسطة السطح غير اللامع 3 عبر الطبقة المتوازية للسائل قيد الدراسة ويسقط على الوجه القطري BB للمنشور السفلي 4 تحت مختلف
زوايا تتراوح من صفر إلى 90 درجة.

لتجنب ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي للضوء على سطح المادة المتفجرة، يجب أن يكون معامل انكسار السائل محل الدراسة أقل من معامل انكسار زجاج المنشور 4، أي.

أقل من 1.540

يسمى شعاع الضوء الذي تكون زاوية سقوطه 90 درجة رعيًا.

سوف يتحرك الشعاع المنزلق، المنكسر عند السطح البيني للزجاج السائل، في المنشور 4 عند أقصى زاوية انكسار صالعلاقات العامة< 90о.

إن انكسار الشعاع المنزلق عند النقطة D (انظر الشكل 4.12، أ) يخضع للقانون

نست/نل = سينيبر/سينبر (4.11)

أو nf = nst sinrpr، (4.12)

منذ سينيب = 1.

على سطح المنشور 4 قبل الميلاد، يحدث إعادة انكسار لأشعة الضوء وبعد ذلك

Sini ™ pr / sinr pr = 1 / nst، (4.13)

r ™ pr + i pr = i pr =a , (4.14)

حيث a هو الشعاع المنكسر للمنشور 4.

من خلال حل نظام المعادلات (4.12)، (4.13)، (4.14) بشكل مشترك، يمكننا الحصول على صيغة تربط معامل الانكسار nj للسائل قيد الدراسة مع زاوية الانكسار المحددة r'pr للحزمة الخارجة من المنشور 4:

وإذا وضع التلسكوب في طريق الأشعة الخارجة من المنشور 4، فإن الجزء السفلي من مجال رؤيته يضيء، ويكون الجزء العلوي مظلمًا. يتم تشكيل الواجهة بين الحقول الفاتحة والداكنة بواسطة أشعة ذات زاوية انكسار قصوى r ™ pr. لا توجد أشعة ذات زاوية انكسار أصغر من rÂpr في هذا النظام (الشكل 1).

وبالتالي، فإن قيمة rÂpr وموضع حد chiaroscuro يعتمدان فقط على معامل الانكسار nf للسائل قيد الدراسة، نظرًا لأن nst وa هما قيمتان ثابتتان في هذا الجهاز.

بمعرفة nst وa وrÂpr، يمكنك حساب nl باستخدام الصيغة (4.15). ومن الناحية العملية، يتم استخدام الصيغة (4.15) لمعايرة مقياس الانكسار.

مقياس 9 (انظر.

أرز. 4.11) على اليسار توجد قيم معامل الانكسار لـ ld = 5893 Å. أمام العدسة 10 - 11 توجد لوحة 8 عليها علامة (—-).

من خلال تحريك العدسة مع اللوحة 8 على طول المقياس، من الممكن محاذاة العلامة مع الواجهة بين مجالات الرؤية المظلمة والفاتحة.

تقسيم المقياس المتدرج 9 المطابق للعلامة يعطي قيمة معامل الانكسار nl للسائل قيد الدراسة. العدسة 6 والعدسة 10-11 تشكلان تلسكوبًا.

يؤدي المنشور الدوار 7 إلى تغيير مسار الشعاع، وتوجيهه إلى العدسة.

بسبب تشتت الزجاج والسائل قيد الدراسة، بدلاً من وجود حدود واضحة بين الحقول المظلمة والفاتحة، عند ملاحظتها في الضوء الأبيض، يتم الحصول على شريط قوس قزح. وللتخلص من هذا التأثير، يتم استخدام معوض التشتت 5 المثبت أمام عدسة التلسكوب. الجزء الرئيسي من المعوض عبارة عن منشور يتم لصقه معًا من ثلاثة مناشير ويمكن أن يدور بالنسبة لمحور التلسكوب.

يتم تحديد زوايا انكسار المنشور والمادة الخاصة به بحيث يمر عبرها الضوء الأصفر ذو الطول الموجي lд =5893 Å دون انكسار. إذا تم تركيب منشور تعويضي على مسار الأشعة الملونة بحيث يكون تشتته مساوياً في المقدار ولكنه معاكس في الإشارة لتشتت منشور القياس والسائل، فإن التشتت الكلي سيكون صفراً. في هذه الحالة، سيتم جمع شعاع الأشعة الضوئية في شعاع أبيض، يتزامن اتجاهه مع اتجاه الشعاع الأصفر المحدد.

وهكذا، عندما يتم تدوير المنشور التعويضي، يتم التخلص من اللون المصبوب. جنبا إلى جنب مع المنشور 5، يدور قرص التشتت 12 بالنسبة للمؤشر الثابت (انظر الشكل 4.10). تسمح زاوية الدوران Z للطرف بالحكم على قيمة متوسط ​​تشتت السائل قيد الدراسة.

يجب أن يكون مقياس الطلب متدرجًا. يتم تضمين الجدول الزمني مع التثبيت.

أمر العمل

1. ارفع المنشور 3، ضع 2-3 قطرات من سائل الاختبار على سطح المنشور 4 والمنشور السفلي 3 (انظر الشكل 4.10).

3. باستخدام التصويب البصري، احصل على صورة واضحة للمقياس والواجهة بين مجالات الرؤية.

4. عن طريق تدوير المقبض 12 للمعوض 5، قم بتدمير لون الواجهة بين المجالات المرئية.

حرك العدسة على طول المقياس، وقم بمحاذاة العلامة (—-) مع حدود الحقول المظلمة والفاتحة واكتب قيمة مؤشر السائل.

6. فحص مجموعة السوائل المقترحة وتقييم خطأ القياس.

7. بعد كل قياس، امسح سطح المنشور بورق الترشيح المنقوع في الماء المقطر.

أسئلة أمنية

الخيار 1

تحديد معاملات الانكسار المطلقة والنسبية للوسط.

2. ارسم مسار الأشعة عبر الواجهة بين وسطين (n2> n1، وn2).< n1).

3. احصل على العلاقة التي تربط معامل الانكسار n بالسمك d والسمك الظاهري d¢ للوحة.

4. مهمة.الزاوية الحدية للانعكاس الداخلي الكلي لمادة معينة هي 30 درجة.

أوجد معامل الانكسار لهذه المادة.

الجواب: ن =2.

الخيار 2

1. ما هي ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي؟

2. وصف مبدأ التصميم والتشغيل لجهاز قياس الانكسار RL-2.

3. شرح دور المعوض في مقياس الانكسار.

4. مهمة. تم إنزال مصباح كهربائي من مركز طوف مستدير إلى عمق 10 m. أوجد الحد الأدنى لنصف قطر الطوافة، في حين لا ينبغي أن يصل شعاع واحد من المصباح الكهربائي إلى السطح.

الجواب: ص = 11.3 م.

معامل الانكسار، أو معامل الانكسار، هو رقم مجرد يصف القوة الانكسارية للوسط الشفاف. يُشار إلى معامل الانكسار بالحرف اللاتيني π ويتم تعريفه على أنه نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية انكسار الشعاع الذي يدخل إلى وسط شفاف معين من الفراغ:

n = sin α/sin β = const أو كنسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعة الضوء في وسط شفاف معين: n = c/νlect من الفراغ إلى وسط شفاف معين.

يعتبر معامل الانكسار مقياسًا للكثافة البصرية للوسط

ويسمى معامل الانكسار المحدد بهذه الطريقة بمعامل الانكسار المطلق، على عكس ما يسمى النسبي.

هـ يوضح عدد المرات التي تتباطأ فيها سرعة انتشار الضوء عندما يتغير معامل انكساره، والذي يتم تحديده بواسطة نسبة جيب زاوية السقوط إلى جيب زاوية الانكسار عندما يمر الشعاع من وسط. كثافة واحدة إلى وسط ذو كثافة أخرى. معامل الانكسار النسبي يساوي نسبة معاملات الانكسار المطلقة: n = n2/n1، حيث n1 و n2 هما معاملا الانكسار المطلق للوسائط الأولى والثانية.

معامل الانكسار المطلق لجميع الأجسام - الصلبة والسائلة والغازية - أكبر من الواحد ويتراوح من 1 إلى 2، ولا يتجاوز 2 إلا في حالات نادرة.

يعتمد معامل الانكسار على خصائص الوسط والطول الموجي للضوء، ويزداد مع انخفاض الطول الموجي.

لذلك، يتم تعيين مؤشر للحرف p، مما يشير إلى الطول الموجي الذي ينتمي إليه المؤشر.

معامل الانكسار

على سبيل المثال، بالنسبة لزجاج TF-1، يكون معامل الانكسار في الجزء الأحمر من الطيف nC = 1.64210، وفي الجزء البنفسجي nG' = 1.67298.

معاملات الانكسار لبعض الأجسام الشفافة

الهواء - 1.000292

الماء - 1334

الأثير - 1,358

الكحول الإيثيلي - 1.363

الجلسرين - 1473

الزجاج العضوي (زجاج شبكي) - 1، 49

البنزين - 1.503

(زجاج التاج - 1.5163

التنوب (الكندي)، بلسم 1.54

تاج زجاجي ثقيل - 1، 61 26

زجاج فلينت - 1.6164

ثاني كبريتيد الكربون - 1.629

الصوان الزجاجي الثقيل - 1، 64 75

أحادي البروم فثالين - 1.66

الزجاج هو أثقل الصوان - 1.92

الماس - 2.42

إن الاختلاف في معامل الانكسار لأجزاء مختلفة من الطيف هو سبب الكروماتية، أي.

تحلل الضوء الأبيض أثناء مروره عبر العناصر الانكسارية - العدسات، والمنشورات، وما إلى ذلك.

العمل المخبري رقم 41

تحديد معامل انكسار السوائل باستخدام مقياس الانكسار

الغرض من العمل: تحديد معامل انكسار السوائل بطريقة الانعكاس الداخلي الكلي باستخدام مقياس الانكسار إيرف-454ب; دراسة اعتماد معامل انكسار المحلول على تركيزه.

وصف التثبيت

عندما ينكسر الضوء غير أحادي اللون، فإنه يتحلل إلى الألوان المكونة له في الطيف.

ترجع هذه الظاهرة إلى اعتماد معامل انكسار المادة على تردد (الطول الموجي) للضوء وتسمى تشتت الضوء.

من المعتاد وصف قوة الانكسار للوسط بواسطة معامل الانكسار عند الطول الموجي λ = 589.3 نانومتر (متوسط ​​الطول الموجي لخطين أصفر متقاربين في طيف بخار الصوديوم).

60. ما هي طرق تحديد تركيز المواد في المحلول المستخدمة في تحليل الامتصاص الذري؟

تم تحديد معامل الانكسار هذا ند.

مقياس التشتت هو متوسط ​​التشتت، ويعرف بالفرق ( نف-نج)، أين نف- معامل انكسار المادة عند الطول الموجي λ = 486.1 نانومتر (الخط الأزرق في طيف الهيدروجين)، نج- معامل انكسار المادة λ - 656.3 نانومتر (الخط الأحمر في طيف الهيدروجين).

يتميز انكسار المادة بقيمة التشتت النسبي:
عادة ما تعطي الكتب المرجعية معكوس التشتت النسبي، أي.

ه.
،أين — معامل التشتت، أو رقم آبي.

يتكون التثبيت لتحديد معامل انكسار السوائل من مقياس إنكسار إيرف-454بمع حدود قياس المؤشر؛ الانكسار ندفي النطاق من 1.2 إلى 1.7؛ سائل اختبار ومناديل لمسح أسطح المنشور.

مقياس الانكسار إيرف-454بهو جهاز مصمم لقياس معامل انكسار السوائل بشكل مباشر، وكذلك لتحديد متوسط ​​تشتت السوائل في ظروف المختبر.

مبدأ تشغيل الجهاز إيرف-454بعلى أساس ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي للضوء.

يظهر الرسم التخطيطي للجهاز في الشكل. 1.

يتم وضع السائل المراد اختباره بين وجهي المنشور 1 و 2. المنشور 2 ذو حافة مصقولة جيدًا أ.بيتم القياس، ومنشور 1 بحافة غير لامعة أ1 في1 - الإضاءة. تسقط الأشعة الصادرة من مصدر الضوء على الحافة أ1 مع1 ، تنكسر، تسقط على سطح غير لامع أ1 في1 وتنتشر على هذا السطح.

ثم تمر عبر طبقة السائل قيد الدراسة وتصل إلى السطح. أ.بالمنشور 2.

وفقا لقانون الانكسار
، أين
و هي زوايا انكسار الأشعة في السائل والمنشور، على التوالي.

كلما زادت زاوية السقوط
زاوية الانكسار كما يزيد ويصل إلى قيمته القصوى
، متى
، ت.

ه. عندما ينزلق شعاع في السائل على السطح أ.ب. لذلك،
. وبالتالي فإن الأشعة الخارجة من المنشور 2 تقتصر على زاوية معينة
.

تخضع الأشعة القادمة من السائل إلى المنشور 2 بزوايا كبيرة إلى انعكاس داخلي كلي عند السطح البيني أ.بولا تمر عبر المنشور.

يقوم الجهاز المعني بفحص السوائل ومعامل الانكسار وهو أقل من معامل الانكسار المنشور 2، وبالتالي، فإن الأشعة من جميع الاتجاهات المنكسرة عند حدود السائل والزجاج سوف تدخل المنشور.

من الواضح أن جزء المنشور المقابل للأشعة التي لم تمر عبره سوف يصبح داكنًا. ومن خلال التلسكوب 4 الموجود في مسار الأشعة الخارجة من المنشور، يمكن ملاحظة تقسيم مجال الرؤية إلى أجزاء فاتحة ومظلمة.

من خلال تدوير نظام المنشور 1-2، تتم محاذاة الواجهة بين الحقول الفاتحة والداكنة مع تقاطع خيوط عدسة التلسكوب. نظام المنشور 1-2 متصل بمقياس يتم معايرته بقيم معامل الانكسار.

يقع المقياس في الجزء السفلي من مجال رؤية الأنبوب، وعند دمج قسم من مجال الرؤية مع تقاطع من الخيوط، يعطي القيمة المقابلة لمؤشر انكسار السائل .

بسبب التشتت، سيتم تلوين واجهة مجال الرؤية بالضوء الأبيض. للتخلص من التلوين، وكذلك لتحديد متوسط ​​تشتت مادة الاختبار، يتم استخدام المعوض 3، الذي يتكون من نظامين من منشورات الرؤية المباشرة الملصقة (منشورات أميتشي).

يمكن تدوير المنشورات في وقت واحد في اتجاهات مختلفة باستخدام جهاز ميكانيكي دوار دقيق، وبالتالي تغيير تشتت المعوض وإزالة تلوين حدود مجال الرؤية التي يتم ملاحظتها من خلال النظام البصري 4. ترتبط الأسطوانة ذات المقياس مع المعوض، الذي يتم من خلاله تحديد معلمة التشتت، مما يسمح بحساب متوسط ​​التشتت للمواد.

أمر العمل

اضبط الجهاز بحيث يدخل الضوء من المصدر (المصباح المتوهج) إلى منشور الإضاءة ويضيء مجال الرؤية بالتساوي.

2. افتح منشور القياس.

باستخدام قضيب زجاجي، ضع بضع قطرات من الماء على سطحه وأغلق المنشور بعناية. يجب ملء الفجوة بين المنشورات بالتساوي بطبقة رقيقة من الماء (إيلاء اهتمام خاص لهذا).

باستخدام برغي الجهاز بمقياس، قم بإزالة تلوين مجال الرؤية والحصول على حدود حادة بين الضوء والظل. قم بمحاذاة ذلك باستخدام برغي آخر مع التقاطع المرجعي لعدسة الأداة. تحديد معامل انكسار الماء باستخدام مقياس العدسة بدقة جزء من الألف.

قارن النتائج التي تم الحصول عليها مع البيانات المرجعية للمياه. إذا كان الفرق بين معامل الانكسار المقاس والجدول الأول لا يتجاوز ± 0.001، فقد تم إجراء القياس بشكل صحيح.

المهمة 1

1. تحضير محلول ملح الطعام ( كلوريد الصوديوم) بتركيز قريب من حد الذوبان (على سبيل المثال، C = 200 جم/لتر).

قياس معامل الانكسار للمحلول الناتج.

3. عن طريق تخفيف الحل عددا صحيحا من المرات، الحصول على اعتماد المؤشر؛ الانكسار على تركيز المحلول واملأ الجدول. 1.

الجدول 1

يمارس.كيف يمكن الحصول على تركيز محلول يساوي 3/4 من الحد الأقصى (الأولي) فقط عن طريق التخفيف؟

إنشاء رسم بياني للتبعية ن = ن (ج). يتم إجراء مزيد من المعالجة للبيانات التجريبية حسب توجيهات المعلم.

معالجة البيانات التجريبية

أ) الطريقة الرسومية

تحديد المنحدر من الرسم البياني في، والتي، في ظل الظروف التجريبية، سوف تميز المذاب والمذيب.

2. حدد تركيز المحلول باستخدام الرسم البياني كلوريد الصوديوميقدمها مساعد المختبر.

ب) الطريقة التحليلية

احسب باستخدام طريقة المربعات الصغرى أ, فيو سب.

بناء على القيم الموجودة أو فيتحديد المتوسط
تركيز المحلول كلوريد الصوديوميقدمها مساعد المختبر

أسئلة أمنية

تشتت الضوء. ما هو الفرق بين التشتت الطبيعي والتشتت الشاذ؟

2. ما هي ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي؟

3. لماذا لا يمكن لهذا الإعداد قياس معامل انكسار سائل أكبر من معامل انكسار المنشور؟

4. لماذا الوجه المنشوري؟ أ1 في1 هل يجعلونها غير لامعة؟

التدهور، الفهرس

الموسوعة النفسية

طريقة لتقييم درجة التدهور العقلي! الوظائف التي تم قياسها بواسطة اختبار Wechsler-Bellevue. ويستند المؤشر إلى ملاحظة أن بعض القدرات المقاسة بالاختبار تتراجع مع التقدم في السن، والبعض الآخر لا ينخفض.

فِهرِس

الموسوعة النفسية

- الفهرس وتسجيل الأسماء والألقاب وما إلى ذلك. في علم النفس - مؤشر رقمي للتقييم الكمي وتوصيف الظواهر.

على ماذا يعتمد معامل الانكسار للمادة؟

فِهرِس

الموسوعة النفسية

1. المعنى الأكثر عمومية: أي شيء يستخدم للتمييز أو التعريف أو التوجيه؛ المؤشرات أو النقوش أو العلامات أو الرموز. 2. صيغة أو رقم، يتم التعبير عنه غالبًا كمعامل، يوضح بعض العلاقة بين القيم أو القياسات أو بين...

مؤانسة، مؤشر

الموسوعة النفسية

صفة تعبر عن مؤانسة الشخص. على سبيل المثال، يوفر المخطط الاجتماعي، من بين تدابير أخرى، تقييمًا للتواصل الاجتماعي بين أعضاء المجموعة المختلفين.

الاختيار، الفهرس

الموسوعة النفسية

صيغة لتقدير قوة اختبار معين أو عنصر اختبار في تمييز الأفراد عن بعضهم البعض.

الموثوقية، الفهرس

الموسوعة النفسية

إحصائية توفر تقديرًا للارتباط بين القيم الفعلية التي تم الحصول عليها من الاختبار والقيم الصحيحة نظريًا.

يتم إعطاء هذا المؤشر كقيمة r، حيث r هو معامل الموثوقية المحسوب.

توقعات الأداء، الفهرس

الموسوعة النفسية

قياس مدى إمكانية استخدام المعرفة حول متغير واحد للتنبؤ بمتغير آخر، بشرط أن يكون الارتباط بين المتغيرات معروفا. عادةً ما يتم التعبير عن ذلك بشكل رمزي بالرمز E، ويتم تمثيل الفهرس بالرمز 1 -((...

الكلمات، الفهرس

الموسوعة النفسية

مصطلح عام يشير إلى أي تكرار منهجي لتكرار الكلمات في اللغة المكتوبة و/أو المنطوقة.

في كثير من الأحيان، تقتصر هذه المؤشرات على مجالات لغوية محددة، على سبيل المثال، الكتب المدرسية للصف الأول، والتفاعلات بين الوالدين والطفل. لكن التقديرات معروفة..

هياكل الجسم، الفهرس

الموسوعة النفسية

قياس الجسم الذي اقترحه آيسنك يعتمد على نسبة الطول إلى محيط الصدر.

أولئك الذين كانت درجاتهم في النطاق "الطبيعي" كانوا يُطلق عليهم اسم mesomorphs، وأولئك الذين كانوا ضمن انحراف معياري أو أعلى من المتوسط ​​كانوا يُطلق عليهم اسم leptomorphs، وأولئك الذين كانوا ضمن انحراف معياري أو...

للمحاضرة رقم 24

"طرق التحليل الفعالة"

قياس الانكسار.

الأدب:

1. د. بونوماريف "الكيمياء التحليلية" 1983 246-251

2. أ.أ. إيشينكو "الكيمياء التحليلية" 2004 ص 181-184

قياس الانكسار.

يعد قياس الانكسار أحد أبسط الطرق الفيزيائية للتحليل باستخدام الحد الأدنى من المادة التحليلية ويتم إجراؤه في وقت قصير جدًا.

قياس الانكسار- طريقة تعتمد على ظاهرة الانكسار أو الانكسار أي.

تغيير اتجاه انتشار الضوء عند انتقاله من وسط إلى آخر.

إن انكسار الضوء وكذلك امتصاصه هو نتيجة لتفاعله مع الوسط.

تعني كلمة قياس الانكسار قياس انكسار الضوء، والذي يقدر بقيمة معامل الانكسار.

قيمة معامل الانكسار نيعتمد على

1) على تكوين المواد والأنظمة،

2) من الحقيقة في ما التركيز وما هي الجزيئات التي يصادفها شعاع الضوء في طريقه، لأن

تحت تأثير الضوء، يتم استقطاب جزيئات المواد المختلفة بشكل مختلف. وعلى هذا الاعتماد تعتمد طريقة قياس الانكسار.

تتمتع هذه الطريقة بعدد من المزايا، ونتيجة لذلك فقد وجدت تطبيقًا واسعًا في كل من الأبحاث الكيميائية وفي التحكم في العمليات التكنولوجية.

1) يعد قياس معاملات الانكسار عملية بسيطة جدًا يتم إجراؤها بدقة وبأقل وقت وكمية من المواد.

2) عادةً، توفر أجهزة قياس الانكسار دقة تصل إلى 10% في تحديد معامل انكسار الضوء ومحتوى المادة التحليلية

يتم استخدام طريقة قياس الانكسار للتحكم في الأصالة والنقاء، وتحديد المواد الفردية، وتحديد بنية المركبات العضوية وغير العضوية عند دراسة المحاليل.

يستخدم قياس الانكسار لتحديد تكوين المحاليل المكونة من عنصرين وللأنظمة الثلاثية.

الأساس المادي للطريقة

معامل الانكسار.

وكلما زاد الفرق في سرعة انتشار الضوء بين الاثنين، زاد انحراف شعاع الضوء عن اتجاهه الأصلي عندما ينتقل من وسط إلى آخر.

هذه البيئات.

دعونا نفكر في انكسار شعاع الضوء عند حدود أي وسطين شفافين I و II (انظر.

أرز.). دعونا نتفق على أن الوسط II لديه قوة انكسار أكبر، وبالتالي، ن1و ن2— يظهر انكسار الوسائط المقابلة. إذا كان الوسط I ليس فراغًا أو هواء، فإن نسبة زاوية سقوط شعاع الضوء إلى زاوية جيب الانكسار ستعطي قيمة معامل الانكسار النسبي n rel. القيمة ن rel.

ما هو معامل انكسار الزجاج؟ ومتى تحتاج إلى معرفتها؟

يمكن تعريفها أيضًا على أنها نسبة معاملات الانكسار للوسائط قيد النظر.

نوترل. = —— = —

تعتمد قيمة معامل الانكسار على

1) طبيعة المواد

يتم تحديد طبيعة المادة في هذه الحالة من خلال درجة تشوه جزيئاتها تحت تأثير الضوء - درجة قابلية الاستقطاب.

كلما زادت شدة الاستقطاب، كلما كان انكسار الضوء أقوى.

2)الطول الموجي للضوء الساقط

يتم إجراء قياس معامل الانكسار عند طول موجة ضوئية يبلغ 589.3 نانومتر (الخط D من طيف الصوديوم).

يسمى اعتماد معامل الانكسار على الطول الموجي للضوء بالتشتت.

كلما كان الطول الموجي أقصر، كلما زاد الانكسار. ولذلك، فإن الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة تنكسر بشكل مختلف.

3)درجة حرارة ، حيث يتم إجراء القياس. الشرط الأساسي لتحديد معامل الانكسار هو الامتثال لنظام درجة الحرارة. عادة يتم إجراء التحديد عند 20 ± 0.30 درجة مئوية.

مع زيادة درجة الحرارة، ينخفض ​​معامل الانكسار..

يتم حساب تصحيح تأثيرات درجة الحرارة باستخدام الصيغة التالية:

nt=n20+ (20-t) 0.0002، حيث

الإقليم الشمالي -الوداع معامل الانكسار عند درجة حرارة معينة،

معامل الانكسار n20 عند 200 درجة مئوية

ويرتبط تأثير درجة الحرارة على قيم معاملات انكسار الغازات والسوائل بقيم معاملات التمدد الحجمي الخاصة بها.

يزداد حجم جميع الغازات والسوائل عند تسخينها، وتقل كثافتها، وبالتالي ينخفض ​​المؤشر

يتم قياس معامل الانكسار عند 200 درجة مئوية وطول موجة الضوء 589.3 نانومتر بواسطة المؤشر nD20

يتم تحديد اعتماد معامل الانكسار لنظام متجانس مكون من مكونين على حالته بشكل تجريبي من خلال تحديد معامل الانكسار لعدد من الأنظمة القياسية (على سبيل المثال، المحاليل)، التي يُعرف محتوى المكونات فيها.

4) تركيز المادة في المحلول.

بالنسبة للعديد من المحاليل المائية للمواد، يتم قياس معاملات الانكسار بتركيزات ودرجات حرارة مختلفة بشكل موثوق، وفي هذه الحالات يمكن استخدام الكتب المرجعية جداول الانكسار.

تبين الممارسة أنه عندما لا يتجاوز محتوى المادة المذابة 10-20٪، إلى جانب الطريقة الرسومية، فمن الممكن في كثير من الحالات استخدامها معادلة خطية مثل:

ن=لا+FC،

ن-معامل الانكسار للحل،

لاهو معامل الانكسار للمذيب النقي،

ج— تركيز المادة المذابة،٪

ف- المعامل التجريبي الذي تم العثور على قيمته

عن طريق تحديد معاملات الانكسار للمحاليل ذات التركيز المعروف.

أجهزة قياس الانكسار.

أجهزة قياس الانكسار هي أدوات تستخدم لقياس معامل الانكسار.

هناك نوعان من هذه الأجهزة: مقياس الانكسار من النوع Abbe ومن النوع Pulfrich. وفي كلتا الحالتين، تعتمد القياسات على تحديد زاوية الانكسار القصوى. في الممارسة العملية، يتم استخدام أجهزة قياس الانكسار لأنظمة مختلفة: مختبر RL، نظام RL العالمي، إلخ.

معامل انكسار الماء المقطر هو n0 = 1.33299، لكن عمليا يتم أخذ هذا المؤشر كمرجع بـ n0 =1,333.

يعتمد مبدأ تشغيل أجهزة قياس الانكسار على تحديد معامل الانكسار بطريقة الزاوية المحددة (زاوية الانعكاس الكلي للضوء).

مقياس الانكسار المحمول

مقياس انكسار آبي

قانون انكسار الضوء. معاملات الانكسار المطلقة والنسبية (المعاملات). إجمالي الانعكاس الداخلي

قانون انكسار الضوءتم تأسيسها تجريبيا في القرن السابع عشر. عندما ينتقل الضوء من وسط شفاف إلى آخر، قد يتغير اتجاه الضوء. يسمى التغير في اتجاه الضوء عند حدود الوسائط المختلفة انكسار الضوء. ونتيجة للانكسار يحدث تغير واضح في شكل الجسم. (مثال: ملعقة في كوب ماء). قانون انكسار الضوء: عند حدود وسطين، يقع الشعاع المنكسر في مستوى الورود ويشكل، مع استعادة العمودي إلى السطح البيني عند نقطة الورود، زاوية انكسار بحيث: =n 1-سقوط، 2-الانعكاس، معامل الانكسار n (f. سنيليوس) - المؤشر النسبييسمى معامل الانكسار لسقوط شعاع على وسط من الفضاء الخالي من الهواء بـ معامل الانكسار المطلق.زاوية السقوط التي يبدأ عندها الشعاع المنكسر بالانزلاق على طول السطح البيني بين وسطين دون الانتقال إلى وسط أكثر كثافة بصريًا - الزاوية الحدية للانعكاس الداخلي الكلي إجمالي الانعكاس الداخلي- الانعكاس الداخلي بشرط أن تزيد زاوية السقوط عن زاوية حرجة معينة. وفي هذه الحالة تنعكس الموجة الساقطة بشكل كامل، وتتجاوز قيمة معامل الانعكاس أعلى قيمها للأسطح المصقولة. إن انعكاس الانعكاس الداخلي الكلي مستقل عن الطول الموجي. في مجال البصريات، يتم ملاحظة هذه الظاهرة في نطاق واسع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، بما في ذلك نطاق الأشعة السينية. في البصريات الهندسية، يتم شرح هذه الظاهرة في إطار قانون سنيل. وباعتبار أن زاوية الانكسار لا يمكن أن تتجاوز 90 درجة، نجد أنه عند زاوية السقوط التي يكون جيبها أكبر من نسبة معامل الانكسار الأصغر إلى معامل الانكسار الأكبر، يجب أن تنعكس الموجة الكهرومغناطيسية بالكامل على الوسط الأول. مثال: يتم تفسير اللمعان الساطع للعديد من البلورات الطبيعية، وخاصة الأحجار الكريمة وشبه الكريمة المقطوعة، من خلال الانعكاس الداخلي الكلي، ونتيجة لذلك يشكل كل شعاع يدخل إلى البلورة عددًا كبيرًا من الأشعة الساطعة إلى حد ما التي تظهر، ملونة مثل نتيجة التشتت.

مجالات تطبيق قياس الانكسار.

تصميم ومبدأ تشغيل مقياس الانكسار IRF-22.

مفهوم معامل الانكسار.

يخطط

قياس الانكسار. خصائص وجوهر الطريقة.

ويستخدمون للتعرف على المواد والتحقق من نقاوتها

صانع الانكسار.

معامل الانكسار للمادة- قيمة تساوي نسبة سرعات طور الضوء (الموجات الكهرومغناطيسية) في الفراغ وفي الوسط المرئي.

يعتمد معامل الانكسار على خصائص المادة والطول الموجي

الإشعاع الكهرومغناطيسي. نسبة جيب زاوية السقوط بالنسبة إلى

العمودي المرسوم على مستوى الانكسار (α) للشعاع إلى جيب زاوية الانكسار

يُسمى الانكسار (β) عندما يمر الشعاع من الوسط A إلى الوسط B بمعامل الانكسار النسبي لهذا الزوج من الوسائط.

القيمة n هي معامل الانكسار النسبي للوسط B وفقًا لـ

العلاقة بالبيئة أ ، و

معامل الانكسار النسبي للوسط A فيما يتعلق

معامل الانكسار للشعاع الساقط على وسط من مادة خالية من الهواء

يُسمى الفضاء بمعامل الانكسار المطلق أو

ببساطة معامل الانكسار لوسط معين (الجدول 1).

الجدول 1 - مؤشرات الانكسار للوسائط المختلفة

السوائل لها معامل انكسار يتراوح بين 1.2-1.9. صلب

المواد 1.3-4.0. بعض المعادن ليس لها قيمة محددة

للانكسار. قيمتها في بعض "الشوكة" وتحدد

بسبب وجود الشوائب في التركيب البلوري، وهو ما يحدد اللون

كريستال.

من الصعب تحديد المعدن من خلال "اللون". وهكذا فإن معدن اكسيد الالمونيوم يتواجد على شكل ياقوت، وياقوت، وليوكوسافير، ويختلف في

معامل الانكسار واللون. ويسمى اكسيد الالمونيوم الأحمر الياقوت

(شوائب الكروم)، الأزرق عديم اللون، الأزرق الفاتح، الوردي، الأصفر، الأخضر،

البنفسجي - الياقوت (خليط من الكوبالت والتيتانيوم وغيرها). فاتحة اللون

يُطلق على الياقوت الأبيض أو اكسيد الالمونيوم عديم اللون اسم الياقوت الأبيض (على نطاق واسع

المستخدمة في البصريات كمرشح). معامل الانكسار لهذه البلورات

يقع الفولاذ في نطاق 1.757-1.778 وهو الأساس لتحديد

الشكل 3.1 – الياقوت الشكل 3.2 – الياقوت الأزرق

تتمتع السوائل العضوية وغير العضوية أيضًا بقيم معامل انكسار مميزة تميزها بأنها كيميائية

المركبات الروسية وجودة تركيبها (الجدول 2):

الجدول 2 - معاملات الانكسار لبعض السوائل عند 20 درجة مئوية

4.2. قياس الانكسار: المفهوم والمبدأ.

طريقة لدراسة المواد تعتمد على تحديد مؤشر

(مؤشر) الانكسار (الانكسار) يسمى قياس الانكسار (من

خطوط العرض. انكسار - منكسر ويوناني. متريو - أقيس). قياس الانكسار

(طريقة قياس الانكسار) تستخدم لتحديد المادة الكيميائية

المركبات، التحليل الكمي والهيكلي، تحديد الفيزيائية

المعلمات الكيميائية للمواد. تم تنفيذ مبدأ قياس الانكسار

في مقاييس انكسار آبي، كما هو موضح في الشكل 1.

الشكل 1 - مبدأ قياس الانكسار

تتكون كتلة منشور آبي من منشورين مستطيلين: الإضاءة

telial والقياس، مطوية بواسطة وجوه الوتر. المنور-

يحتوي هذا المنشور على وجه وتر خشن (غير لامع) وهو مخصص

تشن لإلقاء الضوء على عينة من السائل الموضوعة بين المنشور.

يمر الضوء المبعثر عبر طبقة متوازية من السائل قيد الدراسة، وينكسر في السائل، ويسقط على منشور القياس. منشور القياس مصنوع من زجاج كثيف بصريًا (الصوان الثقيل) وله معامل انكسار أكبر من 1.7. ولهذا السبب، يقيس مقياس انكسار آبي قيم n أصغر من 1.7. لا يمكن تحقيق زيادة نطاق قياس معامل الانكسار إلا عن طريق استبدال منشور القياس.

تُسكب عينة الاختبار على وجه الوتر لمنشور القياس وتُضغط بمنشور مضيء. في هذه الحالة، تبقى فجوة قدرها 0.1-0.2 ملم بين المنشور الذي توجد فيه العينة، ومن خلاله

الذي يمر عبر الضوء المنكسر. لقياس معامل الانكسار

استخدام ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي. انها تقع في

التالي.

إذا سقطت الأشعة 1، 2، 3 على السطح البيني بين وسطين، فذلك يعتمد

اعتمادًا على زاوية السقوط عند ملاحظتها في وسط الانكسار

هناك انتقال بين المناطق ذات الإضاءة المختلفة. إنه متصل

مع سقوط جزء من الضوء على حد الانكسار بزاوية قريبة من

كيم إلى 90 درجة بالنسبة إلى الوضع الطبيعي (الشعاع 3). (الشكل 2).

الشكل 2 - صورة الأشعة المنكسرة

لا ينعكس هذا الجزء من الأشعة وبالتالي يشكل بيئة أخف.

الطاقة أثناء الانكسار. كما أن الأشعة ذات الزوايا الأصغر تتعرض للانعكاس

والانكسار. وبالتالي، يتم تشكيل منطقة أقل إضاءة. في الحجم

يظهر الخط الحدودي للانعكاس الداخلي الكلي على موضع العدسة

والذي يعتمد على الخواص الانكسارية للعينة.

يتم القضاء على ظاهرة التشتت (تلوين الواجهة بين منطقتين من الإضاءة بألوان قوس قزح بسبب استخدام الضوء الأبيض المعقد في أجهزة قياس انكسار آبي) باستخدام منشورين Amici في المعوض، اللذين تم تركيبهما في التلسكوب . وفي الوقت نفسه، يتم عرض مقياس في العدسة (الشكل 3). للتحليل، 0.05 مل من السائل يكفي.

الشكل 3 - عرض من خلال عدسة مقياس الانكسار. (يعكس المقياس الصحيح

تركيز المكون المقاس في جزء في المليون)

بالإضافة إلى تحليل العينات المكونة من عنصر واحد،

أنظمة مكونة من عنصرين (المحاليل المائية، محاليل المواد التي

أو المذيب). في الأنظمة المثالية المكونة من عنصرين (التشكيل

دون تغيير حجم واستقطاب المكونات)، يظهر الاعتماد

يكون اعتماد الانكسار على التركيب قريبًا من الخطي إذا تم التعبير عن التركيب

كسور الحجم (%)

حيث: n، n1، n2 - معاملات انكسار الخليط والمكونات،

V1 و V2 هما الكسور الحجمية للمكونات (V1 + V2 = 1).

يتم تحديد تأثير درجة الحرارة على معامل الانكسار بواسطة اثنين

العوامل: التغير في عدد جزيئات السائل لكل وحدة حجم و

اعتماد استقطاب الجزيئات على درجة الحرارة. وأصبح العامل الثاني

يصبح مهمًا فقط مع التغيرات الكبيرة جدًا في درجات الحرارة.

يتناسب معامل درجة حرارة معامل الانكسار مع معامل درجة حرارة الكثافة. وبما أن جميع السوائل تتمدد عند تسخينها، فإن معامل انكسارها يتناقص مع زيادة درجة الحرارة. ويعتمد معامل درجة الحرارة على درجة حرارة السائل، ولكن في فترات درجة الحرارة الصغيرة يمكن اعتباره ثابتا. لهذا السبب، لا تحتوي معظم أجهزة قياس الانكسار على إمكانية التحكم في درجة الحرارة، لكن بعض التصميمات توفر ذلك

ترموستات المياه.

يعد الاستقراء الخطي لمعامل الانكسار مع التغيرات في درجات الحرارة مقبولاً بالنسبة للاختلافات الصغيرة في درجات الحرارة (10 - 20 درجة مئوية).

يتم إجراء التحديد الدقيق لمعامل الانكسار في نطاقات درجات الحرارة الواسعة باستخدام الصيغ التجريبية للنموذج:

نت=ن0+ات+بت2+…

لقياس انكسار المحاليل في نطاقات تركيز واسعة

استخدام الجداول أو الصيغ التجريبية. تبعية العرض -

معامل انكسار المحاليل المائية لبعض المواد حسب التركيز

قريب من الخطي ويجعل من الممكن تحديد تركيزات هذه المواد فيها

الماء في نطاقات تركيز واسعة (الشكل 4) باستخدام الانكسار

tometers.

الشكل 4 - معامل الانكسار لبعض المحاليل المائية

عادةً ما يتم تحديد عدد الأجسام السائلة والصلبة بدقة بواسطة أجهزة قياس الانكسار

ما يصل إلى 0.0001. الأكثر شيوعًا هي أجهزة قياس انكسار آبي (الشكل 5) المزودة بكتل منشورية ومعوضات تشتت، والتي تسمح بتحديد nD في الضوء "الأبيض" باستخدام مقياس أو مؤشر رقمي.

الشكل 5 - مقياس انكسار آبي (IRF-454؛ IRF-22)

مؤشر الانكسار(معامل الانكسار) - بصري. سمة البيئة المرتبطة بها انكسار الضوءعند السطح البيني بين وسطين شفافين متجانسين بصريا ومتناحيين أثناء انتقالهما من وسط إلى آخر وبسبب اختلاف سرعات طور انتشار الضوء في الوسائط.

قيمة P. p تساوي نسبة هذه السرعات. نسبيص. من هذه البيئات. إذا سقط الضوء على الوسط الثاني أو الأول من (أين سرعة انتشار الضوء

مع) ثم المقاديرص المطلق لهذه المتوسطات. في هذه الحالة، يمكن كتابة قانون الانكسار على الصورة حيث تكون زوايا السقوط والانكسار. ويعتمد حجم عامل القدرة المطلق على طبيعة المادة وبنيتها، وحالة تجمعها، ودرجة الحرارة، والضغط، وما إلى ذلك. وفي الشدة العالية، يعتمد عامل القدرة على شدة الضوء (انظر.البصريات غير الخطية) . في عدد من المواد، يتغير P. تحت تأثير التأثيرات الخارجية. كهربائي الحقول (تأثير كير

- في السوائل والغازات. الكهروضوئية تأثير بوكلس- في بلورات).

تتميز بوجود نقطتين: عادية (مماثلة للوسائط المتناحية) وغير عادية، ويعتمد حجمها على زاوية سقوط الحزمة، وبالتالي اتجاه انتشار الضوء في الوسط (انظر. البصريات الكريستاليةبالنسبة للوسائط ذات الامتصاص (خاصة المعادن)، يكون معامل الامتصاص قيمة معقدة ويمكن تمثيله بالشكل حيث يكون ha هو معامل الامتصاص المعتاد، وهو مؤشر الامتصاص (انظر. امتصاص الضوء، البصريات المعدنية).

ص. عياني. خصائص البيئة وارتباطها بها ثابت العزل الكهربائين ماج. نفاذية كلاسيكي نظرية الإلكترون (انظر تشتت الضوء) يسمح لنا بربط قيمة P. p بالمجهر. خصائص البيئة - الإلكترونية الاستقطابالذرة (أو الجزيء) حسب طبيعة الذرات وتردد الضوء والوسط: حيث ن- عدد الذرات لكل وحدة حجم.

الكهرباء المؤثرة على الذرة (الجزيء). يتسبب مجال الموجة الضوئية في إزاحة الموجة الضوئية. الإلكترون من موضع التوازن. تكتسب الذرة محرضات. يتغير عزم ثنائي القطب بمرور الوقت مع تردد الضوء الساقط، وهو مصدر الموجات الثانوية المتماسكة، والتي. تتداخل مع حادث موجة على الوسط، فإنها تشكل موجة ضوئية ناتجة تنتشر في الوسط بسرعة الطور وبالتالي

شدة مصادر الضوء التقليدية (غير الليزر) منخفضة نسبيًا، والكثافة الكهربائية. مجال الموجة الضوئية المؤثرة على الذرة أقل بكثير من الطاقة الكهربائية داخل الذرة. المجالات، ويمكن اعتبار الإلكترون الموجود في الذرة متناسقًا. مذبذب. في هذا التقريب، القيمة و P. ص.

وهي كميات ثابتة (عند تردد معين)، مستقلة عن شدة الضوء. في تدفقات الضوء المكثفة الناتجة عن أشعة الليزر القوية، تكون القيمة الكهربائية. يمكن أن يكون مجال الموجة الضوئية متناسبًا مع الكهرباء داخل الذرة.

الحقول ونموذج مذبذب الانسجام غير مقبول. إن الأخذ في الاعتبار عدم تناغم القوى في نظام الإلكترون والذرة يؤدي إلى اعتماد قابلية استقطاب الذرة، وبالتالي استقطاب الجسيم، على شدة الضوء. وتبين أن العلاقة بين و غير خطية؛ يمكن تمثيل P. p حيث - ص. عند شدة الإضاءة المنخفضة؛(التسمية المقبولة عادةً) - إضافة غير خطية إلى P. p. أو المعامل. اللاخطية.