Ulaznica 75.

Zakon refleksije svjetlosti: upadni i reflektovani snop, kao i okomita na granicu izme?u dva medija, obnovljena u ta?ki upada zraka, le?e u istoj ravni (upadnoj ravni). Ugao refleksije g jednak je upadnom uglu a.

Zakon prelamanja svetlosti: upadni i prelomljeni snopovi, kao i okomita na granicu izme?u dva medija, obnovljena u ta?ki upada zraka, le?e u istoj ravni. Omjer sinusa upadnog ugla a i sinusa ugla prelamanja v je konstantna vrijednost za dva data medija:

Zakoni refleksije i prelamanja obja?njeni su u fizici valova. Prema konceptima talasa, refrakcija je posledica promene brzine prostiranja talasa tokom prelaska iz jednog medija u drugi. Fizi?ko zna?enje indeksa prelamanja je omjer brzine prostiranja talasa u prvom mediju y 1 i brzine njihovog ?irenja u drugom mediju y 2:

Slika 3.1.1 ilustruje zakone refleksije i prelamanja svjetlosti.

Medij sa ni?im apsolutnim indeksom prelamanja naziva se opti?ki manje gusto.

Kada svjetlost prelazi iz opti?ki gu??e sredine u opti?ki manje gusto n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать fenomen totalne refleksije, odnosno nestanak prelomljenog zraka. Ova pojava se opa?a pri upadnim uglovima koji prelaze odre?eni kriti?ni ugao a pr, koji se naziva grani?ni ugao ukupne unutra?nje refleksije(vidi sliku 3.1.2).

Za upadni ugao a = a pr sin v = 1; vrijednost sin a pr \u003d n 2 / n 1< 1.

Ako je drugi medij vazduh (n 2 ? 1), onda je zgodno prepisati formulu kao

Fenomen potpune unutra?nje refleksije nalazi primenu u mnogim opti?kim ure?ajima. Najzanimljivija i prakti?no va?na primjena je stvaranje svjetlovoda od vlakana, koji su tanki (od nekoliko mikrometara do milimetara) proizvoljno savijeni filamenti od opti?ki prozirnog materijala (staklo, kvarc). Svjetlost koja pada na kraj vlakna mo?e se ?iriti du? njega na velike udaljenosti zbog ukupne unutra?nje refleksije od bo?nih povr?ina (slika 3.1.3). Nau?ni i tehni?ki pravac koji se bavi razvojem i primjenom opti?kih svjetlovoda naziva se opti?ka vlakna.

Dispe "rsiya light" to (raspad svjetlosti)- ovo je fenomen zbog ovisnosti apsolutnog indeksa loma tvari o frekvenciji (ili talasnoj du?ini) svjetlosti (frekventna disperzija), ili, isto, ovisnosti fazne brzine svjetlosti u tvari od talasnu du?inu (ili frekvenciju). Eksperimentalno otkrio Newton oko 1672. godine, iako je teoretski dobro obja?njen mnogo kasnije.

Prostorna disperzija je zavisnost tenzora permitivnosti medija od talasnog vektora. Ova zavisnost uzrokuje niz pojava koje se nazivaju efekti prostorne polarizacije.

Jedan od najjasnijih primjera disperzije - razlaganje bele svetlosti prilikom prolaska kroz prizmu (Njutnov eksperiment). Su?tina fenomena disperzije je razlika u brzinama ?irenja svjetlosnih zraka razli?itih valnih du?ina u prozirnoj tvari - opti?kom mediju (dok je u vakuumu brzina svjetlosti uvijek ista, bez obzira na valnu du?inu, a time i boju) . Obi?no, ?to je ve?a frekvencija svjetlosnog vala, ve?i je indeks loma medija za njega i manja je brzina valova u mediju:

Newtonovi eksperimenti Eksperimentirajte s razlaganjem bijele svjetlosti u spektar: Newton je usmjerio snop sun?eve svjetlosti kroz malu rupu na staklenu prizmu. Do?av?i na prizmu, snop se prelomio i dao na suprotnom zidu izdu?enu sliku s prelivom izmjenom boja - spektrom. Eksperimentirajte s prolaskom monokromatske svjetlosti kroz prizmu: Njutn je stavio crveno staklo na putanju sun?evog zraka, iza koje je primio monohromatsko svetlo (crveno), zatim prizmu i na ekranu primetio samo crvenu ta?ku od zraka svetlosti. Iskustvo u sintezi (dobijanju) bijele svjetlosti: Prvo je Njutn usmerio sun?evu zraku u prizmu. Zatim, prikupiv?i obojene zrake koje izlaze iz prizme uz pomo? konvergentne le?e, Newton je umjesto obojene trake dobio bijelu sliku rupe na bijelom zidu. Newtonovi zaklju?ci:- prizma ne menja svetlost, ve? je samo razla?e na komponente - svetlosni zraci koji se razlikuju po boji razlikuju se po stepenu prelamanja; ljubi?aste zrake se najja?e lome, crvena svjetlost se slabije lomi - crvena svjetlost koja se manje lomi ima najve?u brzinu, a ljubi?asta najmanju, pa prizma razla?e svjetlost. Ovisnost indeksa prelamanja svjetlosti o njegovoj boji naziva se disperzija.

Zaklju?ci:- prizma razla?e svjetlost - bijela svjetlost je slo?ena (kompozitna) - ljubi?asti zraci se lome vi?e od crvenih. Boja svetlosnog snopa odre?ena je njegovom frekvencijom oscilovanja. Prilikom prelaska iz jednog medija u drugi, brzina svjetlosti i valna du?ina se mijenjaju, ali frekvencija koja odre?uje boju ostaje konstantna. Granice opsega bele svetlosti i njenih komponenti obi?no se karakteri?u njihovim talasnim du?inama u vakuumu. Bijela svjetlost je skup talasnih du?ina od 380 do 760 nm.

Ulaznica 77.

Apsorpcija svjetlosti. Bouguerov zakon

Apsorpcija svjetlosti u supstanciji povezana je s pretvaranjem energije elektromagnetnog polja vala u toplinsku energiju tvari (ili u energiju sekundarnog fotoluminiscentnog zra?enja). Zakon apsorpcije svjetlosti (Bouguerov zakon) ima oblik:

I=I 0 exp(-? x),(1)

gdje I 0 , I- intenzitet ulaznog svjetla (x=0) i izlaz iz sloja srednje debljine X,? - koeficijent apsorpcije, zavisi od? .

Za dielektrike ? =10 -1 ? 10 -5 m -1 , za metale? =10 5 ? 10 7 m -1 , stoga su metali neprozirni za svjetlost.

Zavisnost ?? (? ) obja?njava obojenost upijaju?ih tijela. Na primjer, staklo koje upija malo crvene svjetlosti ?e izgledati crveno kada se osvijetli bijelim svjetlom.

Rasipanje svetlosti. Rayleighov zakon

Difrakcija svjetlosti mo?e se pojaviti u opti?ki nehomogenom mediju, na primjer, u zamu?enoj sredini (dim, magla, pra?njavi zrak, itd.). Difrakcijom na nehomogenostima medija, svjetlosni valovi stvaraju difrakcijski obrazac karakteriziran prili?no ujedna?enom raspodjelom intenziteta u svim smjerovima.

Takva difrakcija na malim nehomogenostima naziva se rasipanje svetlosti.

Ovaj fenomen se opa?a ako uski snop sun?eve svjetlosti pro?e kroz pra?njavi zrak, raspr?i se na ?estice pra?ine i postane vidljiv.

Ako su dimenzije nehomogenosti male u pore?enju sa talasnom du?inom (ne vi?e od 0,1 ? ), tada je intenzitet raspr?ene svjetlosti obrnuto proporcionalan ?etvrtom stepenu talasne du?ine, tj.

I rass ~ 1/ ? 4 , (2)

ovaj odnos se naziva Rayleighov zakon.

Rasipanje svjetlosti se tako?er opa?a u ?istim medijima koji ne sadr?e strane ?estice. Na primjer, mo?e se pojaviti na fluktuacijama (slu?ajnim odstupanjima) gusto?e, anizotropije ili koncentracije. Takvo raspr?enje se naziva molekularno. To obja?njava, na primjer, plavu boju neba. Zaista, prema (2), plavi i plavi zraci se ja?e raspr?uju od crvenih i ?utih, jer imaju kra?u talasnu du?inu, ?to uzrokuje plavu boju neba.

Ulaznica 78.

Polarizacija svetlosti- skup fenomena talasne optike, u kojima se manifestuje popre?na priroda elektromagnetnih svetlosnih talasa. popre?ni talas- ?estice medija osciliraju u pravcima okomitim na pravac prostiranja talasa ( sl.1).

Fig.1 popre?ni talas

elektromagnetni svetlosni talas ravan polarizovan(linearna polarizacija), ako su pravci oscilovanja vektora E i B striktno fiksirani i le?e u odre?enim ravninama ( sl.1). Ravan polarizovan svetlosni talas naziva se ravan polarizovan(linearno polarizovano) svetlo. nepolarizovani(prirodni) talas - elektromagnetski svetlosni talas u kojem pravci oscilovanja vektora E i B u ovom talasu mogu le?ati u bilo kojoj ravni okomitoj na vektor brzine v. nepolarizovano svetlo- svjetlosni valovi, kod kojih se smjerovi oscilacija vektora E i B nasumi?no mijenjaju tako da su svi smjerovi oscilacija u ravninama okomitim na snop ?irenja talasa jednako vjerojatni ( sl.2).

Fig.2 nepolarizovano svetlo

polarizovani talasi- u kojem smjerovi vektora E i B ostaju nepromijenjeni u prostoru ili se mijenjaju po odre?enom zakonu. Zra?enje, u kojem se smjer vektora E nasumi?no mijenja - nepolarizovan. Primjer takvog zra?enja mo?e biti toplinsko zra?enje (nasumi?no raspore?eni atomi i elektroni). Ravan polarizacije- ovo je ravan okomita na pravac oscilovanja vektora E. Glavni mehanizam za nastanak polarizovanog zra?enja je rasipanje zra?enja elektronima, atomima, molekulima i ?esticama pra?ine.

1.2. Vrste polarizacije Postoje tri vrste polarizacije. Hajde da ih defini?emo. 1. Linearni Javlja se ako elektri?ni vektor E zadr?i svoju poziciju u prostoru. To nekako nagla?ava ravan u kojoj oscilira vektor E. 2. Circular Ovo je polarizacija koja se javlja kada se elektri?ni vektor E rotira oko smjera ?irenja vala ugaonom brzinom jednakom ugaonoj frekvenciji vala, zadr?avaju?i pritom svoju apsolutnu vrijednost. Ova polarizacija karakterizira smjer rotacije vektora E u ravni okomitoj na liniju vida. Primjer je ciklotronsko zra?enje (sistem elektrona koji rotiraju u magnetskom polju). 3. Elipti?ni Javlja se kada se veli?ina elektri?nog vektora E promijeni tako da opisuje elipsu (rotacija vektora E). Elipti?na i kru?na polarizacija je desna (rotacija vektora E se de?ava u smeru kazaljke na satu, ako gledate prema talasu koji se ?iri) i leva (rotacija vektora E se de?ava suprotno od kazaljke na satu, ako gledate prema talasu koji se ?iri).

U stvari, naj?e??i parcijalna polarizacija (djelimi?no polarizirani elektromagnetski valovi). Kvantitativno, karakteri?e ga odre?ena koli?ina tzv stepen polarizacije R, koji je definisan kao: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) gdje Imax,ja sam za- najve?a i najmanja gustina protoka elektromagnetne energije kroz analizator (Polaroid, Nicol prizma…). U praksi se polarizacija zra?enja ?esto opisuje Stokesovim parametrima (odre?uje se tok zra?enja sa datim smjerom polarizacije).

Ulaznica 79.

Ako prirodna svjetlost padne na granicu izme?u dva dielektrika (na primjer, zraka i stakla), tada se dio reflektira, a dio se lomi i ?iri u drugom mediju. Postavljanjem analizatora (na primjer, turmalina) na putanju reflektiranih i prelomljenih zraka, osiguravamo da su reflektirani i prelomljeni snopovi djelomi?no polarizirani: kada se analizator rotira oko snopa, intenzitet svjetlosti se povremeno pove?ava i smanjuje ( nije uo?eno potpuno izumiranje!). Dalja istra?ivanja su pokazala da u reflektovanom snopu preovla?uju oscilacije okomite na ravan upada (na slici 275 ozna?ene su ta?kama), u prelomljenom snopu - oscilacije paralelne sa ravninom upada (prikazano strelicama).

Stepen polarizacije (stepen razdvajanja svetlosnih talasa sa odre?enom orijentacijom elektri?nog (i magnetnog) vektora) zavisi od upadnog ugla zraka i indeksa prelamanja. ?kotski fizi?ar D. Brewster(1781-1868) osnovan zakon, prema kojem na upadnom uglu i B (Brewsterov ugao), definisan relacijom

(n 21 - indeks loma drugog medija u odnosu na prvi), reflektovani snop je ravno polarizovan(sadr?i samo oscilacije okomite na ravan upada) (Sl. 276). Prelomljeni zrak pod upadnim uglomi B polarizovan do maksimuma, ali ne u potpunosti.

Ako svjetlost pada na su?elje pod Brewsterovim uglom, onda reflektirane i prelomljene zrake me?usobno okomite(tg i B=grijeh i B/cos i b, n 21 = grijeh i B / grijeh i 2 (i 2 - ugao prelamanja), odakle cos i B=grijeh i 2). shodno tome, i B + i 2 = ? /2, ali i’ B= i B (zakon refleksije), dakle i’ B+ i 2 = ? /2.

Stepen polarizacije reflektirane i prelomljene svjetlosti pod razli?itim upadnim uglovima mo?e se izra?unati iz Maksvelovih jedna?ina, ako se uzmu u obzir grani?ni uslovi za elektromagnetno polje na granici izme?u dva izotropna dielektrika (tzv. Fresnel formule).

Stepen polarizacije prelomljene svjetlosti mo?e se zna?ajno pove?ati (ponovljenim prelamanjem, pod uslovom da svjetlost svaki put pada na su?elje pod Brewsterovim uglom). Ako je npr. za staklo ( n= 1.53), stepen polarizacije prelomljenog snopa je ?15%, tada ?e nakon prelamanja od 8-10 staklenih plo?a koje su postavljene jedna na drugu, svjetlost koja izlazi iz takvog sistema biti gotovo potpuno polarizirana. Ovaj set plo?a se zove stopalo. Stopalo se mo?e koristiti za analizu polarizirane svjetlosti kako u njenoj refleksiji tako iu njenom prelamanju.

Ulaznica 79 (za ?picu)

Kao ?to iskustvo pokazuje, tokom prelamanja i refleksije svjetlosti, lomljena i reflektirana svjetlost se ispostavlja da je polarizirana, a refleksija. svjetlost mo?e biti potpuno polarizirana pod odre?enim kutom upada, ali svjetlost je uvijek djelomi?no polarizirana.Na osnovu Frinelovih formula mo?e se pokazati da reflekt. svjetlost je polarizirana u ravni okomitoj na ravan upada i prelamanja. svetlost je polarizovana u ravni paralelnoj sa ravni upadanja.

Upadni ugao pod kojim je refleksija svjetlost je potpuno polarizirana naziva se Brewsterov ugao.Brusterov ugao se odre?uje iz Brewsterovog zakona: -Brusterov zakon.U ovom slu?aju, ugao izme?u refleksije. i break. zraci ?e biti jednaki. Za sistem vazduh-staklo, Brewsterov ugao je jednak. Da bi se dobila dobra polarizacija, tj. , kada se svjetlost lomi, koristi se mnogo izlomljenih povr?ina koje se nazivaju Stoletovljevo stopalo.

Ulaznica 80.

Iskustvo pokazuje da pri interakciji svjetlosti sa materijom glavno djelovanje (fiziolo?ko, fotohemijsko, fotoelektri?no itd.) izazivaju oscilacije vektora, koji se s tim u vezi ponekad naziva i svjetlosni vektor. Stoga, da bi se opisali obrasci polarizacije svjetlosti, prati se pona?anje vektora.

Ravan koju ?ine vektori i naziva se ravan polarizacije.

Ako se vektorske oscilacije javljaju u jednoj fiksnoj ravni, onda se takva svjetlost (snop) naziva linearno polarizirana. Ona je proizvoljno ozna?ena na sljede?i na?in. Ako je snop polariziran u okomitoj ravni (u ravni xz, vidi sl. 2 u drugom predavanju), tada se ozna?ava.

Prirodno svjetlo (iz obi?nih izvora, Sunca) sastoji se od valova koji imaju razli?ite, nasumi?no raspore?ene ravni polarizacije (vidi sliku 3).

Prirodno svjetlo se ponekad konvencionalno naziva ovim. Naziva se i nepolarizovanim.

Ako se tokom ?irenja vala vektor rotira i istovremeno kraj vektora opisuje krug, tada se takva svjetlost naziva kru?no polarizirana, a polarizacija je kru?na ili kru?na (desna ili lijeva). Postoji i elipti?na polarizacija.

Postoje opti?ki ure?aji (filmovi, plo?e, itd.) - polarizatori, koji emituju linearno polarizovano ili delimi?no polarizovano svetlo iz prirodnog svetla.

Polarizatori koji se koriste za analizu polarizacije svjetlosti se nazivaju analizatori.

Ravan polarizatora (ili analizatora) je ravan polarizacije svjetlosti koju prenosi polarizator (ili analizator).

Neka polarizator (ili analizator) pada na linearno polarizovanu svetlost sa amplitudom E 0 . Amplituda propu?tene svjetlosti ?e biti E=E 0 cos j, i intenzitet I=I 0 cos 2 j.

Ova formula izra?ava Malusov zakon:

Intenzitet linearno polarizovane svetlosti koja prolazi kroz analizator proporcionalan je kvadratu kosinusa ugla j izme?u ravni oscilacija upadne svjetlosti i ravni analizatora.

Ulaznica 80 (za ostruge)

Polarizatori su ure?aji koji omogu?avaju dobijanje polarizovane svetlosti.Analizatori su ure?aji pomo?u kojih mo?ete analizirati da li je svetlost polarizovana ili ne.Strukturno su polarizator i analizator isti.onda su svi pravci vektora E jednaki verovatni.Svaki vektor se mo?e razlo?iti na dvije me?usobno okomite komponente: jedna je paralelna s ravninom polarizacije polarizatora, a druga okomita na nju.

O?igledno je da ?e intenzitet svjetlosti koja napu?ta polarizator biti jednak. Ozna?imo intenzitet svjetlosti koja izlazi iz polarizatora sa (). Ako se na putanju polarizatora postavi analizator ?ija glavna ravan ?ini ugao sa glavnoj ravni polarizatora, tada je intenzitet svjetlosti koja izlazi iz analizatora odre?en zakonom.

Ulaznica 81.

Prou?avaju?i luminiscenciju otopine soli uranijuma pod djelovanjem -zraka radijuma, sovjetski fizi?ar P. A. ?erenkov skrenuo je pa?nju na ?injenicu da sama voda svijetli, u kojoj nema soli urana. Ispostavilo se da kada zraci (vidi Gama zra?enje) prolaze kroz ?iste te?nosti, svi oni po?inju da sijaju. S. I. Vavilov, pod ?ijim je rukovodstvom radio P. A. ?erenkov, pretpostavio je da je sjaj povezan s kretanjem elektrona koje su kvanti radijuma izbacili iz atoma. Zaista, sjaj je sna?no ovisio o smjeru magnetskog polja u teku?ini (ovo sugerira da je njegov uzrok bilo kretanje elektrona).

Ali za?to elektroni koji se kre?u u te?nosti emituju svetlost? Ta?an odgovor na ovo pitanje dali su 1937. sovjetski fizi?ari I. E. Tamm i I. M. Frank.

Elektron, koji se kre?e u supstanciji, stupa u interakciju s okolnim atomima. Pod djelovanjem njegovog elektri?nog polja, atomski elektroni i jezgra se pomi?u u suprotnim smjerovima - medij je polariziran. Polariziraju?i se i potom vra?aju?i se u po?etno stanje, atomi medija koji se nalaze du? putanje elektrona emituju elektromagnetne svjetlosne valove. Ako je brzina elektrona v manja od brzine ?irenja svjetlosti u mediju (- indeks prelamanja), tada ?e elektromagnetno polje presti?i elektron, a supstanca ?e imati vremena da se polarizira u prostoru ispred elektrona. Polarizacija medija ispred elektrona i iza njega je suprotna po smjeru, a zra?enja suprotno polariziranih atoma, "zbrajaju?i se", "gase" jedno drugo. Kada atomi, do kojih elektron jo? nije stigao, nemaju vremena da se polariziraju, a pojavljuje se zra?enje usmjereno du? uskog konusnog sloja s vrhom koji se poklapa s elektronom koji se kre?e i kutom na vrhu c. Izgled svjetlosnog "konusa" i stanje zra?enja mogu se dobiti iz op?ih principa ?irenja valova.

Rice. 1. Mehanizam formiranja valnog fronta

Neka se elektron kre?e du? ose OE (vidi sliku 1) veoma uskog praznog kanala u homogenoj prozirnoj supstanci sa indeksom prelamanja (potreban je prazan kanal da se ne bi uzeli u obzir sudari elektrona sa atomima u teorijsko razmatranje). Svaka ta?ka na OE liniji koju sukcesivno zauzima elektron bi?e centar emisije svetlosti. Talasi koji izlaze iz uzastopnih ta?aka O, D, E interferiraju jedni s drugima i poja?avaju se ako je fazna razlika izme?u njih nula (vidi Interferencija). Ovaj uslov je zadovoljen za pravac koji ?ini ugao od 0 sa putanjom elektrona. Ugao 0 je odre?en omjerom:.

Zaista, razmotrite dva talasa emitovana u pravcu pod uglom od 0 do brzine elektrona iz dve ta?ke putanje - ta?ke O i ta?ke D, koje su razdvojene rastojanjem. U ta?ki B, koja le?i na pravoj liniji BE, okomito na OB, prvi talas u - u vremenu U ta?ku F, koja le?i na pravoj liniji BE, talas emitovan iz ta?ke ?e sti?i u trenutku nakon emitovanja talas iz ta?ke O. Ova dva talasa ?e biti u fazi, tj. prava linija ?e biti front talasa ako su ova vremena jednaka:. To kao uslov jednakosti vremena daje. U svim smjerovima, za koje ?e se svjetlost ugasiti zbog interferencije valova emitiranih iz dionica putanje razdvojenih rastojanjem D. Vrijednost D odre?ena je o?iglednom jedna?inom, gdje je T period oscilacija svjetlosti. Ova jedna?ina uvijek ima rje?enje ako.

Ako je , tada smjer u kojem se zra?eni valovi, interferiraju?i, poja?avaju, ne postoji, ne mo?e biti ve?i od 1.

Rice. 2. Distribucija zvu?nih talasa i formiranje udarnog talasa tokom kretanja tela

Zra?enje se opa?a samo ako .

Eksperimentalno, elektroni lete u kona?nom ?vrstom kutu, s odre?enim ?irenjem brzina, i kao rezultat, zra?enje se ?iri u konusnom sloju blizu glavnog smjera odre?enog kutom .

U na?em razmatranju zanemarili smo usporavanje elektrona. Ovo je sasvim prihvatljivo, budu?i da su gubici zbog Vavilov-?erenkovljevog zra?enja mali i, u prvoj aproksimaciji, mo?emo pretpostaviti da energija koju izgubi elektron ne uti?e na njegovu brzinu i da se kre?e jednoliko. To je temeljna razlika i neobi?nost Vavilov-?erenkovljevog zra?enja. Obi?no naboji zra?e, do?ivljavaju?i zna?ajno ubrzanje.

Elektron koji bje?i od vlastite svjetlosti je poput aviona koji leti brzinom ve?om od brzine zvuka. U ovom slu?aju, konusni udarni talas se tako?e ?iri ispred aviona (vidi sliku 2).

Zakon prelamanja svetlosti. Apsolutni i relativni indeksi (koeficijenti) refrakcije. Totalna unutra?nja refleksija

Zakon prelamanja svetlosti ustanovljeno je empirijski u 17. veku. Kada svjetlost prelazi iz jednog prozirnog medija u drugi, smjer svjetlosti se mo?e promijeniti. Promjena smjera svjetlosti na granici razli?itih medija naziva se lom svjetlosti. Sveznanje o prelamanju je prividna promjena oblika objekta. (primjer: ka?ika u ?a?i vode). Zakon prelamanja svjetlosti: Na granici dva medija, prelomljeni snop le?i u ravni upada i formira, s normalom na su?elje obnovljenu u ta?ki upada, ugao prelamanja takav da je: = n 1- pad, 2 refleksije, n-indeks refrakcije (f. Snelius) - relativni indikator Indeks prelamanja zraka koji pada na medij iz bezzra?nog prostora naziva se njegov apsolutni indeks prelamanja. Upadni ugao pod kojim prelomljeni snop po?inje kliziti du? granice izme?u dva medija bez prelaska u opti?ki gu??i medij - grani?ni ugao ukupne unutra?nje refleksije. Totalna unutra?nja refleksija- unutra?nja refleksija, pod uslovom da upadni ugao prelazi odre?eni kriti?ni ugao. U ovom slu?aju, upadni val se potpuno reflektira, a vrijednost koeficijenta refleksije prelazi njegove najve?e vrijednosti za polirane povr?ine. Koeficijent refleksije za ukupnu unutra?nju refleksiju ne zavisi od talasne du?ine. U optici, ovaj fenomen se opa?a za ?irok spektar elektromagnetnog zra?enja, uklju?uju?i i rendgenski opseg. U geometrijskoj optici, fenomen se obja?njava u smislu Snelovog zakona. S obzirom da ugao prelamanja ne mo?e biti ve?i od 90°, dobijamo da pri upadnom uglu ?iji je sinus ve?i od omjera manjeg indeksa prelamanja prema ve?em, elektromagnetski talas treba da se potpuno reflektuje u prvi medij. Primer: Sjaj sjaj mnogih prirodnih kristala, a posebno fasetiranog dragog i poludragog kamenja, obja?njava se totalnom unutra?njom refleksijom, usled ?ega svaki zrak koji u?e u kristal formira veliki broj dovoljno svetlih zraka koji izlaze, obojeni kao rezultat disperzije.

Indeks prelamanja

Indeks prelamanja supstance - vrijednost jednaka omjeru faznih brzina svjetlosti (elektromagnetnih valova) u vakuumu i u datom mediju. Tako?e, ponekad se govori o indeksu prelamanja za bilo koje druge talase, na primer, zvuk, iako u slu?ajevima kao ?to je ovaj drugi, definicija se, naravno, mora nekako modifikovati.

Indeks loma ovisi o svojstvima tvari i valnoj du?ini zra?enja, za neke tvari se indeks loma mijenja prili?no sna?no kada se frekvencija elektromagnetskih valova mijenja od niskih frekvencija do opti?kih i vi?e, a tako?er se mo?e jo? o?trije promijeniti u odre?enim podru?ja frekvencijske skale. Zadani je obi?no opti?ki raspon, ili raspon odre?en kontekstom.

Linkovi

• RefractiveIndex.INFO baza podataka indeksa loma

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte ?ta je "Indeks refrakcije" u drugim rje?nicima:

U odnosu na dva medija n21, bezdimenzionalni odnos brzina ?irenja opti?kog zra?enja (c veta a) u prvom (c1) i drugom (c2) mediju: n21=c1/c2. Istovremeno se odnosi. P. p. je omjer sinusa od g i pada j i na g l ... ... Physical Encyclopedia

Pogledajte indeks loma...

Vidi indeks loma. * * * INDEKS LOMA INDEKS LOMA, vidi Indeks loma (videti INDEKS LOMA) ... enciklopedijski rje?nik- INDEKS REFRAKCIJE, vrijednost koja karakteri?e medij i jednaka je odnosu brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju (apsolutni indeks prelamanja). Indeks loma n zavisi od dielektri?ne e i magnetne permeabilnosti m ... ... Ilustrovani enciklopedijski rje?nik

- (vidi INDIKATOR REFRAKCIJE). Fizi?ki enciklopedijski rje?nik. Moskva: Sovjetska enciklopedija. Glavni i odgovorni urednik A. M. Prokhorov. 1983... Physical Encyclopedia

Pogledajte indeks loma... Velika sovjetska enciklopedija

Omjer brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju (apsolutni indeks prelamanja). Relativni indeks loma 2 medija je omjer brzine svjetlosti u mediju iz kojeg svjetlost pada na su?elje do brzine svjetlosti u drugom ... ... Veliki enciklopedijski rje?nik

Podru?ja primjene refraktometrije.

Ure?aj i princip rada refraktometra IRF-22.

Koncept indeksa prelamanja.

Plan

Refraktometrija. Karakteristike i su?tina metode.

Za identifikaciju tvari i provjeru njihove ?isto?e koristite

refraktor.

Indeks loma tvari- vrijednost jednaka omjeru faznih brzina svjetlosti (elektromagnetnih valova) u vakuumu i vidljivog medija.

Indeks loma zavisi od svojstava supstance i talasne du?ine

elektromagnetno zra?enje. Omjer sinusa upadnog ugla u odnosu na

normala povu?ena u ravan prelamanja (a) zraka na sinus ugla prelamanja

refrakcija (v) tokom prelaska zraka iz medija A u medij B naziva se relativni indeks prelamanja za ovaj par medija.

Vrijednost n je relativni indeks prelamanja medija B prema

u odnosu na okru?enje A, i

Relativni indeks prelamanja medija A u odnosu na

Indeks prelamanja zraka koji upada na medij iz bezzra?nog zraka

prostor naziva se njegov apsolutni indeks loma ili

jednostavno indeks prelamanja date sredine (tabela 1).

Tabela 1 - Indeksi loma razli?itih medija

Te?nosti imaju indeks loma u rasponu od 1,2-1,9. Solid

supstance 1.3-4.0. Neki minerali nemaju ta?nu vrijednost indikatora

za refrakciju. Njegova vrijednost je u odre?enoj "ra?vi" i odre?uje

zbog prisustva ne?isto?a u kristalnoj strukturi, ?to odre?uje boju

kristal.

Identifikacija minerala po "boji" je te?ka. Dakle, mineral korund postoji u obliku rubina, safira, leukozafira, koji se razlikuju u

indeks loma i boja. Crveni korund se naziva rubinima

(dodatak hroma), bezbojna plava, svijetloplava, roza, ?uta, zelena,

ljubi?asta - safiri (ne?isto?e kobalta, titana itd.). Svijetle boje

nye safiri ili bezbojni korund se nazivaju leucosapphire (?iroko

koristi se u optici kao svjetlosni filter). Indeks prelamanja ovih kristala

?tand se nalazi u rasponu od 1,757-1,778 i predstavlja osnovu za identifikaciju

Slika 3.1 - Rubin Slika 3.2 - Safirno plava

Organske i neorganske teku?ine tako?er imaju karakteristi?ne vrijednosti indeksa prelamanja koje ih karakteriziraju kao kemijske

koja jedinjenja i kvalitet njihove sinteze (tabela 2):

Tabela 2 - Indeksi loma nekih teku?ina na 20 °C

4.2. Refraktometrija: koncept, princip.

Metoda za prou?avanje supstanci na osnovu odre?ivanja indikatora

(koeficijent) refrakcije (refrakcije) naziva se refraktometrija (od

lat. refractus - lomljeni i gr?ki. metreo - mjerim). Refraktometrija

(refraktometrijska metoda) se koristi za identifikaciju hemikalije

jedinjenja, kvantitativna i strukturna analiza, odre?ivanje fizikalnih

hemijski parametri supstanci. Implementiran princip refraktometrije

u Abbeovim refraktometrima, ilustrovanim slikom 1.

Slika 1 - Princip refraktometrije

Blok Abbeovih prizmi sastoji se od dvije pravokutne prizme: osvjetljavaju?e

tijelo i mjerenje, presavijeno hipotenuzom lica. iluminator-

prizma ima grubu (mat) hipotenuzu i namijenjena je

chena za osvjetljavanje te?nog uzorka smje?tenog izme?u prizmi.

Raspr?ena svjetlost prolazi kroz ravno-paralelni sloj ispitivane teku?ine i, prelamaju?i se u teku?ini, pada na mjernu prizmu. Mjerna prizma je napravljena od opti?ki gustog stakla (te?ki kremen) i ima indeks prelamanja ve?i od 1,7. Iz tog razloga, Abbe refraktometar mjeri n vrijednosti manjih od 1,7. Pove?anje mjernog opsega indeksa prelamanja mo?e se posti?i samo promjenom mjerne prizme.

Ispitni uzorak se izlije na hipotenuzu mjerne prizme i pritisne na osvjetljavaju?u prizmu. U tom slu?aju ostaje razmak od 0,1-0,2 mm izme?u prizmi u kojima se uzorak nalazi i kroz

koji prolazi lomom svjetlosti. Za mjerenje indeksa prelamanja

koristiti fenomen potpune unutra?nje refleksije. Sastoji se u

sljede?i.

Ako zraci 1, 2, 3 padaju na interfejs izme?u dva medija, onda u zavisnosti od

upadni ugao kada ih posmatramo u lomnoj sredini bi?e

prime?uje se prisustvo prelaza podru?ja razli?itog osvetljenja. To je povezano

sa upadom nekog dijela svjetlosti na granicu prelamanja pod uglom od cca.

kim do 90° u odnosu na normalu (snop 3). (Slika 2).

Slika 2 - Slika prelomljenih zraka

Ovaj dio zraka se ne reflektira i stoga formira lak?i objekt.

refrakcija. Zrake sa manjim uglovima do?ivljavaju i reflektuju

i prelamanje. Stoga se formira podru?je manjeg osvjetljenja. U obimu

grani?na linija ukupne unutra?nje refleksije je vidljiva na so?ivu, pozicija

?to zavisi od refrakcionih svojstava uzorka.

Otklanjanje fenomena disperzije (obojenje su?elja izme?u dva podru?ja osvjetljenja u duginim bojama zbog upotrebe kompleksne bijele svjetlosti u Abbeovim refraktometrima) posti?e se kori?tenjem dvije Amici prizme u kompenzatoru, koje su montirane u teleskop. Istovremeno, skala se projektuje u so?ivo (slika 3). Za analizu je dovoljno 0,05 ml te?nosti.

Slika 3 – Pogled kroz okular refraktometra. (Desna skala odra?ava

koncentracija izmjerene komponente u ppm)

Pored analize jednokomponentnih uzoraka, postoje i ?iroko analizirani

dvokomponentni sistemi (vodeni rastvori, rastvori supstanci u kojima

ili rastvara?). U idealnim dvokomponentnim sistemima (formiranje-

bez promjene volumena i polarizabilnosti komponenti), prikazana je ovisnost

indeks loma na kompoziciji je blizak linearnom ako je sastav izra?en u terminima

zapreminski udjeli (postoci)

gdje su: n, n1, n2 - indeksi loma smjese i komponenti,

V1 i V2 su volumni udjeli komponenti (V1 + V2 = 1).

Utjecaj temperature na indeks loma odre?en je sa dva

faktori: promjena broja te?nih ?estica po jedinici zapremine i

ovisnost polarizabilnosti molekula o temperaturi. Drugi faktor je postao

postaje zna?ajan samo pri vrlo velikim temperaturnim promjenama.

Temperaturni koeficijent indeksa prelamanja je proporcionalan temperaturnom koeficijentu gustine. Budu?i da se sve teku?ine pri zagrijavanju ?ire, njihovi indeksi loma se smanjuju kako temperatura raste. Temperaturni koeficijent ovisi o temperaturi teku?ine, ali se u malim temperaturnim intervalima mo?e smatrati konstantnim. Iz tog razloga, ve?ina refraktometara nema kontrolu temperature, me?utim, neki dizajni pru?aju

kontrola temperature vode.

Linearna ekstrapolacija indeksa prelamanja s promjenama temperature prihvatljiva je za male temperaturne razlike (10 - 20°C).

Ta?no odre?ivanje indeksa loma u ?irokim temperaturnim rasponima provodi se prema empirijskim formulama oblika:

nt=n0+at+bt2+…

Za refraktometriju otopine u ?irokom rasponu koncentracija

koristiti tabele ili empirijske formule. Zavisnost prikaza-

indeks loma vodenih otopina odre?enih tvari na koncentraciju

je blizak linearnom i omogu?ava odre?ivanje koncentracije ovih supstanci u

vode u ?irokom rasponu koncentracija (slika 4) pomo?u refrakcije

tomemetri.

Slika 4 - Indeks loma nekih vodenih otopina

Obi?no se n teku?ih i ?vrstih tijela precizno odre?uju refraktometrima

do 0,0001. Naj?e??i su Abbe refraktometri (slika 5) sa blokovima prizme i kompenzatorima disperzije, koji omogu?avaju odre?ivanje nD u "bijelom" svjetlu na skali ili digitalnom indikatoru.

Slika 5 - Abbe refraktometar (IRF-454; IRF-22)

Zakoni fizike igraju vrlo va?nu ulogu u izvo?enju prora?una za planiranje specifi?ne strategije za proizvodnju bilo kojeg proizvoda ili u izradi projekta za izgradnju objekata za razli?ite namjene. Izra?unavaju se mnoge vrijednosti, pa se mjere i prora?uni vr?e prije po?etka radova na planiranju. Na primjer, indeks loma stakla jednak je omjeru sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja.

Dakle, prvo se vr?i proces mjerenja uglova, zatim se izra?unava njihov sinus i tek onda mo?ete dobiti ?eljenu vrijednost. Unato? dostupnosti tabelarnih podataka, svaki put je vrijedno provoditi dodatne prora?une, jer se u referentnim knjigama ?esto koriste idealni uvjeti koje je gotovo nemogu?e posti?i u stvarnom ?ivotu. Stoga ?e se u stvarnosti indikator nu?no razlikovati od tabelarnog, au nekim situacijama je to od fundamentalne va?nosti.

Apsolutni indikator

Apsolutni indeks loma ovisi o marki stakla, jer u praksi postoji veliki broj opcija koje se razlikuju po sastavu i stupnju prozirnosti. U prosjeku je 1,5 i fluktuira oko ove vrijednosti za 0,2 u jednom ili drugom smjeru. U rijetkim slu?ajevima mo?e do?i do odstupanja od ove brojke.

Opet, ako je va?an ta?an pokazatelj, dodatna mjerenja su neophodna. Ali ?ak ni oni ne daju 100% pouzdan rezultat, jer ?e polo?aj sunca na nebu i obla?nost na dan mjerenja utjecati na kona?nu vrijednost. Sre?om, u 99,99% slu?ajeva dovoljno je jednostavno znati da je indeks loma materijala kao ?to je staklo ve?i od jedan i manji od dva, a sve ostale desetinke i stotinke ne igraju nikakvu ulogu.

Na forumima koji poma?u u rje?avanju problema iz fizike ?esto bljeska pitanje, koliki je indeks loma stakla i dijamanta? Mnogi ljudi misle da budu?i da su ove dvije tvari sli?ne po izgledu, onda bi njihova svojstva trebala biti pribli?no ista. Ali ovo je zabluda.

Maksimalna refrakcija za staklo ?e biti oko 1,7, dok za dijamant ova brojka dosti?e 2,42. Ovaj dragulj je jedan od rijetkih materijala na Zemlji ?iji indeks prelamanja prelazi 2. To je zbog njegove kristalne strukture i velikog ?irenja svjetlosnih zraka. Fasetiranje igra minimalnu ulogu u promjenama vrijednosti tablice.

Relativni indikator

Relativni indikator za neka okru?enja mo?e se okarakterisati na sljede?i na?in:

• - indeks prelamanja stakla u odnosu na vodu je pribli?no 1,18;
• - indeks prelamanja istog materijala u odnosu na vazduh je 1,5;
• - indeks prelamanja u odnosu na alkohol - 1.1.

Mjerenje indikatora i izra?unavanje relativne vrijednosti vr?e se prema dobro poznatom algoritmu. Da biste prona?li relativni parametar, trebate podijeliti jednu vrijednost tablice drugom. Ili napravite eksperimentalne prora?une za dva okru?enja, a zatim podijelite dobivene podatke. Takve operacije se ?esto izvode u laboratorijskim ?asovima fizike.

Odre?ivanje indeksa prelamanja

U praksi je prili?no te?ko odrediti indeks prelamanja stakla, jer su za mjerenje po?etnih podataka potrebni instrumenti visoke preciznosti. Svaka gre?ka ?e se pove?ati, jer se u prora?unu koriste slo?ene formule koje zahtijevaju odsustvo gre?aka.

Op?enito, ovaj koeficijent pokazuje koliko se puta usporava brzina ?irenja svjetlosnih zraka pri prolasku kroz odre?enu prepreku. Stoga je tipi?no samo za prozirne materijale. Za referentnu vrijednost, odnosno za jedinicu, uzima se indeks loma plinova. Ovo je ura?eno kako bi se moglo po?i od neke vrijednosti u prora?unima.

Ako sun?eva zraka padne na staklenu povr?inu ?iji je indeks loma jednak vrijednosti u tablici, tada se mo?e promijeniti na nekoliko na?ina:

• 1. Na vrh zalijepite film u kojem ?e indeks loma biti ve?i od stakla. Ovaj princip se koristi u zatamnjivanju auto stakala kako bi se pobolj?ao komfor putnika i omogu?io voza?u da jasnije vidi cestu. Tako?er, film ?e zadr?ati i ultraljubi?asto zra?enje.
• 2. Obojite staklo bojom. To rade proizvo?a?i jeftinih sun?anih nao?ara, ali imajte na umu da to mo?e biti ?tetno za va? vid. U dobrim modelima, nao?ale se odmah proizvode u boji pomo?u posebne tehnologije.
• 3. Uronite ?a?u u malo te?nosti. Ovo je korisno samo za eksperimente.

Ako svjetlosni snop prolazi od stakla, tada se indeks loma na sljede?em materijalu izra?unava pomo?u relativnog koeficijenta, koji se mo?e dobiti upore?ivanjem tabli?nih vrijednosti Ovi prora?uni su veoma va?ni u projektovanju opti?kih sistema koji nose prakti?no ili eksperimentalno optere?enje. Gre?ke ovdje nisu dozvoljene, jer ?e uzrokovati kvar cijelog ure?aja, a onda ?e svi podaci primljeni s njim biti beskorisni.

Da biste odredili brzinu svjetlosti u staklu s indeksom prelamanja, trebate podijeliti apsolutnu vrijednost brzine u vakuumu s indeksom prelamanja. Vakuum se koristi kao referentni medij, jer tamo ne djeluje refrakcija zbog odsustva bilo kakvih tvari koje bi mogle ometati nesmetano kretanje svjetlosnih zraka du? date putanje.

U bilo kojem izra?unatom pokazatelju, brzina ?e biti manja nego u referentnom mediju, jer je indeks loma uvijek ve?i od jedan.