Biljett 75.

Lagen om ljusreflektion: de infallande och reflekterade str?larna, s?v?l som den vinkelr?ta mot gr?nssnittet mellan tv? medier, ?terst?lld vid str?lens infallspunkt, ligger i samma plan (infallsplanet). Reflexionsvinkeln g ?r lika med infallsvinkeln a.

Lagen f?r ljusets brytning: de infallande och brutna str?larna, s?v?l som den vinkelr?ta mot gr?nsytan mellan tv? medier, ?terst?lld vid str?lens infallspunkt, ligger i samma plan. F?rh?llandet mellan sinus f?r infallsvinkeln a och sinus f?r brytningsvinkeln v ?r ett konstant v?rde f?r tv? givna medier:

Lagarna f?r reflektion och brytning f?rklaras i v?gfysik. Enligt v?gkoncept ?r brytning en konsekvens av en f?r?ndring av hastigheten f?r v?gutbredning under ?verg?ngen fr?n ett medium till ett annat. Den fysiska betydelsen av brytningsindex?r f?rh?llandet mellan v?gutbredningshastigheten i det f?rsta mediet y 1 och hastigheten f?r deras utbredning i det andra mediet y 2:

Figur 3.1.1 illustrerar lagarna f?r reflektion och brytning av ljus.

Ett medium med ett l?gre absolut brytningsindex kallas optiskt mindre t?tt.

N?r ljus g?r fr?n ett optiskt t?tare medium till ett optiskt mindre t?tt medium n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать totalreflektionsfenomen det vill s?ga f?rsvinnandet av den brutna str?len. Detta fenomen observeras vid infallsvinklar som ?verstiger en viss kritisk vinkel a pr, vilket kallas begr?nsande vinkel f?r total inre reflektion(se fig. 3.1.2).

F?r infallsvinkeln a = a pr sin v = 1; v?rde sin a pr \u003d n 2 / n 1< 1.

Om det andra mediet ?r luft (n 2 ? 1), ?r det l?mpligt att skriva om formeln som

Fenomenet total intern reflektion finner till?mpning i m?nga optiska enheter. Den mest intressanta och praktiskt viktiga till?mpningen ?r skapandet av fiberljusledare, som ?r tunna (fr?n flera mikrometer till millimeter) godtyckligt b?jda filament fr?n ett optiskt transparent material (glas, kvarts). Ljus som faller p? ?nden av fibern kan fortplanta sig l?ngs den ?ver l?nga avst?nd p? grund av total inre reflektion fr?n sidoytorna (Fig. 3.1.3). Den vetenskapliga och tekniska riktningen som ?r involverad i utvecklingen och till?mpningen av optiska ljusledare kallas fiberoptik.

Dispe "rsiya light" som (nedbrytning av ljus)- detta ?r ett fenomen som beror p? beroendet av ett ?mnes absoluta brytningsindex av ljusets frekvens (eller v?gl?ngd) (frekvensspridning), eller, samma sak, beroendet av ljusets fashastighet i ett ?mne p? v?gl?ngd (eller frekvens). Experimentellt uppt?ckt av Newton runt 1672, ?ven om den teoretiskt f?rklaras v?l mycket senare.

Rumslig spridning?r beroendet av tensorn f?r mediets permittivitet p? v?gvektorn. Detta beroende orsakar ett antal fenomen som kallas rumsliga polarisationseffekter.

Ett av de tydligaste exemplen p? spridning - nedbrytning av vitt ljus n?r den passerar genom ett prisma (Newtons experiment). K?rnan i fenomenet spridning ?r skillnaden i utbredningshastigheten f?r ljusstr?lar med olika v?gl?ngder i ett transparent ?mne - ett optiskt medium (medan i vakuum ?r ljusets hastighet alltid densamma, oavsett v?gl?ngd och d?rmed f?rgen) . Vanligtvis, ju h?gre frekvensen av en ljusv?g ?r, desto h?gre brytningsindex f?r mediet f?r den och desto l?gre v?ghastighet i mediet:

Newtons experiment Experiment med s?nderdelning av vitt ljus till ett spektrum: Newton riktade en str?le av solljus genom ett litet h?l mot ett glasprisma. N?r man kom p? prismat br?ts str?len och gav p? den motsatta v?ggen en l?ngstr?ckt bild med iriserande v?xling av f?rger - spektrumet. Experimentera p? passagen av monokromatiskt ljus genom ett prisma: Newton satte ett r?tt glas i solens bana, bakom vilket han fick monokromatiskt ljus (r?tt), sedan ett prisma och observerade p? sk?rmen endast en r?d fl?ck fr?n ljusstr?len. Erfarenhet av syntes (erh?llande) av vitt ljus: F?rst riktade Newton solens str?le mot ett prisma. Sedan, efter att ha samlat de f?rgade str?larna som kom ut ur prismat med hj?lp av en konvergerande lins, fick Newton en vit bild av ett h?l p? en vit v?gg ist?llet f?r en f?rgad remsa. Newtons slutsatser:- prismat f?r?ndrar inte ljuset, utan bryter bara ner det i komponenter - ljusstr?lar som skiljer sig i f?rg skiljer sig i graden av brytning; violetta str?lar bryts starkast, r?tt ljus bryts mindre starkt - r?tt ljus, som bryts mindre, har h?gst hastighet, och violet har l?gst, d?rf?r bryter prismat ner ljuset. Beroendet av ljusets brytningsindex p? dess f?rg kallas dispersion.

Slutsatser:- ett prisma bryter ner ljus - vitt ljus ?r komplext (komposit) - violetta str?lar bryts mer ?n r?da. F?rgen p? en ljusstr?le best?ms av dess oscillationsfrekvens. N?r man flyttar fr?n ett medium till ett annat ?ndras ljusets hastighet och v?gl?ngd, men frekvensen som best?mmer f?rgen f?rblir konstant. Gr?nserna f?r vitt ljus och dess komponenter k?nnetecknas vanligtvis av deras v?gl?ngder i vakuum. Vitt ljus ?r en samling v?gl?ngder fr?n 380 till 760 nm.

Biljett 77.

Ljusabsorption. Bouguers lag

Absorptionen av ljus i ett ?mne ?r f?rknippat med omvandlingen av energin fr?n v?gens elektromagnetiska f?lt till ?mnets termiska energi (eller till energin fr?n sekund?r fotoluminescerande str?lning). Ljusabsorptionslagen (Bouguers lag) har formen:

Jag=jag 0 exp(-? x),(1)

var jag 0 , jag- Ing?ngsljusintensitet (x=0) och l?mna det medeltjocka lagret X,? - absorptionskoefficient, det beror p?? .

F?r dielektrikum ? =10 -1 ? 10 -5 m -1 , f?r metaller? =10 5 ? 10 7 m -1 , d?rf?r ?r metaller ogenomskinliga f?r ljus.

Beroende ?? (? ) f?rklarar f?rgen p? absorberande kroppar. Till exempel kommer glas som absorberar lite r?tt ljus att se r?tt ut n?r det belyses med vitt ljus.

Spridning av ljus. Rayleighs lag

Diffraktion av ljus kan ske i ett optiskt inhomogent medium, till exempel i ett grumligt medium (r?k, dimma, dammig luft, etc.). Diffraktion p? mediets inhomogeniteter skapar ljusv?gor ett diffraktionsm?nster som k?nnetecknas av en ganska likformig intensitetsf?rdelning i alla riktningar.

S?dan diffraktion av sm? inhomogeniteter kallas spridning av ljus.

Detta fenomen observeras om en smal str?le av solljus passerar genom dammig luft, sprider sig p? dammpartiklar och blir synlig.

Om dimensionerna p? inhomogeniteterna ?r sm? j?mf?rt med v?gl?ngden (h?gst 0,1 ? ), ?r den spridda ljusintensiteten omv?nt proportionell mot den fj?rde potensen av v?gl?ngden, dvs.

jag rass ~ 1/ ? 4 , (2)

detta f?rh?llande kallas Rayleighs lag.

Spridning av ljus observeras ocks? i rena medier som inte inneh?ller fr?mmande partiklar. Till exempel kan det uppst? p? fluktuationer (slumpm?ssiga avvikelser) av densitet, anisotropi eller koncentration. S?dan spridning kallas molekyl?r. Det f?rklarar till exempel himlens bl? f?rg. Enligt (2) sprids bl? och bl? str?lar starkare ?n r?da och gula, eftersom har en kortare v?gl?ngd, vilket orsakar den bl? f?rgen p? himlen.

Biljett 78.

Ljuspolarisering- en upps?ttning fenomen av v?goptik, d?r den tv?rg?ende naturen hos elektromagnetiska ljusv?gor manifesteras. tv?rg?ende v?g- mediets partiklar oscillerar i riktningar vinkelr?ta mot v?gens utbredningsriktning ( figur 1).

Figur 1 tv?rg?ende v?g

elektromagnetisk ljusv?g plan polariserad(linj?r polarisation), om sv?ngningsriktningarna f?r vektorerna E och B ?r strikt fixerade och ligger i vissa plan ( figur 1). En plan polariserad ljusv?g kallas plan polariserad(linj?rt polariserat) ljus. icke-polariserad(naturlig) v?g - en elektromagnetisk ljusv?g i vilken sv?ngningsriktningarna f?r vektorerna E och B i denna v?g kan ligga i alla plan som ?r vinkelr?ta mot hastighetsvektorn v. opolariserat ljus- ljusv?gor, i vilka sv?ngningsriktningarna f?r vektorerna E och B ?ndras slumpm?ssigt s? att alla sv?ngningsriktningar i plan vinkelr?ta mot v?gutbredningsstr?len ?r lika sannolika ( fig.2).

Fig.2 opolariserat ljus

polariserade v?gor- i vilken riktningarna f?r vektorerna E och B f?rblir of?r?ndrade i rymden eller ?ndras enligt en viss lag. Str?lning, i vilken riktningen f?r vektorn E ?ndras slumpm?ssigt - opolariserad. Ett exempel p? s?dan str?lning kan vara termisk str?lning (slumpm?ssigt f?rdelade atomer och elektroner). Polarisationsplan- detta ?r ett plan vinkelr?tt mot sv?ngningsriktningen f?r vektorn E. Huvudmekanismen f?r uppkomsten av polariserad str?lning ?r spridningen av str?lning av elektroner, atomer, molekyler och dammpartiklar.

1.2. Typer av polarisering Det finns tre typer av polarisering. L?t oss definiera dem. 1. Linj?r Uppst?r om den elektriska vektorn E beh?ller sin position i rymden. Det framh?ver liksom planet d?r vektorn E oscillerar. 2. Cirkul?r Detta ?r den polarisering som uppst?r n?r den elektriska vektorn E roterar runt v?gens utbredningsriktning med en vinkelhastighet som ?r lika med v?gens vinkelfrekvens, samtidigt som dess absoluta v?rde bibeh?lls. Denna polarisation k?nnetecknar rotationsriktningen f?r vektorn E i planet vinkelr?tt mot siktlinjen. Ett exempel ?r cyklotronstr?lning (ett system av elektroner som roterar i ett magnetf?lt). 3. Elliptisk Uppst?r n?r storleken p? den elektriska vektorn E ?ndras s? att den beskriver en ellips (rotation av vektorn E). Elliptisk och cirkul?r polarisation ?r h?ger (rotationen av vektorn E sker medurs, om man tittar mot den fortplantande v?gen) och v?nster (rotationen av vektorn E sker moturs, om man tittar mot den fortplantande v?gen).

Faktiskt den vanligaste partiell polarisering (delvis polariserade elektromagnetiska v?gor). Kvantitativt k?nnetecknas det av en viss kvantitet som kallas grad av polarisering R, som definieras som: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) var Imax,jag ?r i- den h?gsta och l?gsta elektromagnetiska energifl?dest?theten genom analysatorn (Polaroid, Nicol prisma...). I praktiken beskrivs str?lningspolarisation ofta av Stokes-parametrar (str?lningsfl?den med en given polarisationsriktning best?ms).

Biljett 79.

Om naturligt ljus faller p? gr?nssnittet mellan tv? dielektrika (till exempel luft och glas), reflekteras en del av det och en del bryts och fortplantar sig i det andra mediet. Genom att placera en analysator (till exempel turmalin) i v?gen f?r de reflekterade och refrakterade str?larna, ser vi till att de reflekterade och refrakterade str?larna ?r delvis polariserade: n?r analysatorn roteras runt str?larna, ?kar och minskar ljusintensiteten periodiskt ( fullst?ndig utrotning observeras inte!). Ytterligare studier visade att i den reflekterade str?len r?der sv?ngningar vinkelr?ta mot infallsplanet (i fig. 275 indikeras de med punkter), i den refrakterade str?len - sv?ngningar parallella med infallsplanet (visas med pilar).

Graden av polarisation (graden av separation av ljusv?gor med en viss orientering av den elektriska (och magnetiska) vektorn) beror p? str?larnas infallsvinkel och brytningsindex. skotsk fysiker D. Brewster(1781-1868) etablerad lag, enligt vilken vid infallsvinkeln i B (Brewster-vinkel), definierad av relationen

(n 21 - brytningsindex f?r det andra mediet i f?rh?llande till det f?rsta), den reflekterade str?len ?r planpolariserad(inneh?ller endast sv?ngningar vinkelr?ta mot infallsplanet) (Fig. 276). Den brutna str?len vid infallsvinkelni B polariserad till det maximala, men inte helt.

Om ljus faller in p? gr?nssnittet vid Brewster-vinkeln, d? de reflekterade och brytna str?larna inb?rdes vinkelr?t(tg i B=synd i B/cos i b, n 21 = synd i B / synd i 2 (i 2 - brytningsvinkel), varifr?n cos i B=synd i 2). F?ljaktligen, i B + i 2 = ? /2, men i’ B= i B (reflexionens lag), allts? i’ B+ i 2 = ? /2.

Graden av polarisering av reflekterat och brutet ljus vid olika infallsvinklar kan ber?knas utifr?n Maxwells ekvationer, om vi tar h?nsyn till gr?nsvillkoren f?r det elektromagnetiska f?ltet i gr?nsytan mellan tv? isotropa dielektrika (den s.k. Fresnel-formler).

Graden av polarisation av det brutna ljuset kan ?kas avsev?rt (genom upprepad refraktion, f?rutsatt att ljuset faller varje g?ng p? gr?nssnittet vid Brewster-vinkeln). Om till exempel f?r glas ( n= 1,53), ?r polariseringsgraden f?r den bryta str?len ?15%, sedan efter brytning av 8-10 glasplattor ?verlagrade p? varandra kommer ljuset som kommer ut fr?n ett s?dant system att vara n?stan helt polariserat. Denna upps?ttning plattor kallas fot. Foten kan anv?ndas f?r att analysera polariserat ljus b?de i dess reflektion och i dess brytning.

Biljett 79 (f?r sporre)

Som erfarenheten visar, visar sig det brutna och reflekterade ljuset vara polariserat under ljusets brytning och reflektion, och reflektionen. ljus kan vara helt polariserat vid en viss infallsvinkel, men ljus ?r alltid delvis polariserat Utifr?n Frinels formler kan det visas att reflektionen. ljus ?r polariserat i ett plan vinkelr?tt mot infallsplanet och brytningsplanet. ljuset ?r polariserat i ett plan parallellt med infallsplanet.

Infallsvinkeln vid vilken reflektionen ljuset ?r helt polariserat kallas Brewsters vinkel Brewsters vinkel best?ms utifr?n Brewsters lag: -Brewsters lag I detta fall vinkeln mellan reflektion. och bryta. str?lar kommer att vara lika. F?r ett luft-glassystem ?r Brewster-vinkeln lika. F?r att erh?lla god polarisation, d.v.s. , n?r ljuset bryts, anv?nds m?nga trasiga ytor, som kallas Stoletovs fot.

Biljett 80.

Erfarenhet visar att n?r ljus interagerar med materia, orsakas huvudverkan (fysiologisk, fotokemisk, fotoelektrisk, etc.) av sv?ngningar av vektorn, som ibland kallas ljusvektorn i detta avseende. F?r att beskriva m?nstren f?r ljuspolarisering ?vervakas d?rf?r vektorns beteende.

Planet som bildas av vektorerna och kallas polarisationsplanet.

Om vektoroscillationerna intr?ffar i ett fast plan, kallas s?dant ljus (str?le) linj?rt polariserat. Den betecknas godtyckligt enligt f?ljande. Om str?len ?r polariserad i ett vinkelr?t plan (i planet xz, se fig. 2 i den andra f?rel?sningen), s? betecknas den.

Naturligt ljus (fr?n vanliga k?llor, solen) best?r av v?gor som har olika, slumpm?ssigt f?rdelade polarisationsplan (se fig. 3).

Naturligt ljus brukar ibland kallas detta. Det kallas ocks? icke-polariserad.

Om under utbredningen av v?gen vektorn roterar och samtidigt beskriver slutet av vektorn en cirkel, s? kallas s?dant ljus cirkul?rt polariserat, och polariseringen ?r cirkul?r eller cirkul?r (h?ger eller v?nster). Det finns ocks? elliptisk polarisering.

Det finns optiska enheter (filmer, plattor, etc.) - polarisatorer, som avger linj?rt polariserat ljus eller delvis polariserat ljus fr?n naturligt ljus.

Polarisatorer som anv?nds f?r att analysera ljusets polarisering kallas analysatorer.

Polarisatorns (eller analysatorns) plan ?r polarisationsplanet f?r ljus som s?nds av polarisatorn (eller analysatorn).

L?t en polarisator (eller analysator) falla in med linj?rt polariserat ljus med en amplitud E 0 . Amplituden f?r det transmitterade ljuset kommer att vara E=E 0 cos j och intensiteten Jag=jag 0 cos 2 j.

Denna formel uttrycker Malus lag:

Intensiteten hos linj?rt polariserat ljus som passerar genom analysatorn ?r proportionell mot kvadraten p? vinkelns cosinus j mellan sv?ngningsplanet f?r det infallande ljuset och analysatorns plan.

Biljett 80 (f?r sporrar)

Polarisatorer ?r enheter som g?r det m?jligt att f? polariserat ljus. Analysatorer ?r enheter med vilka man kan analysera om ljus ?r polariserat eller inte. Strukturellt sett ?r en polarisator och en analysator likadana. D? ?r alla riktningar av vektorn E lika sannolika. Varje vektor kan delas upp i tv? ?msesidigt vinkelr?ta komponenter: varav den ena ?r parallell med polarisatorns polarisationsplan och den andra ?r vinkelr?t mot den.

Uppenbarligen kommer intensiteten av ljuset som l?mnar polarisatorn att vara lika. L?t oss beteckna intensiteten av ljuset som l?mnar polarisatorn med (). Om en analysator placeras p? polarisatorns bana, vars huvudplan bildar en vinkel med polarisatorns huvudplan, d? best?ms intensiteten av ljuset som l?mnar analysatorn av lagen.

Biljett 81.

Genom att studera luminescensen av en l?sning av uransalter under verkan av radiumstr?lar, uppm?rksammade den sovjetiske fysikern P. A. Cherenkov det faktum att vattnet sj?lvt gl?der, i vilket det inte finns n?gra uransalter. Det visade sig att n?r str?lar (se Gammastr?lning) passeras genom rena v?tskor b?rjar de alla att gl?da. S. I. Vavilov, under vars ledning P. A. Cherenkov arbetade, antog att gl?den ?r associerad med r?relsen av elektroner som sl?s ut av radiumkvanta fr?n atomer. I sj?lva verket berodde gl?den starkt p? magnetf?ltets riktning i v?tskan (detta antydde att dess orsak var elektronernas r?relse).

Men varf?r avger elektroner som r?r sig i en v?tska ljus? Det korrekta svaret p? denna fr?ga gavs 1937 av de sovjetiska fysikerna I. E. Tamm och I. M. Frank.

En elektron, som r?r sig i ett ?mne, interagerar med de omgivande atomerna. Under inverkan av dess elektriska f?lt f?rskjuts atom?ra elektroner och k?rnor i motsatta riktningar - mediet ?r polariserat. Genom att polarisera och sedan ?terg? till det ursprungliga tillst?ndet avger mediets atomer, som ligger l?ngs elektronens bana, elektromagnetiska ljusv?gor. Om elektronhastigheten v ?r mindre ?n ljusets utbredningshastighet i mediet (- brytningsindex), kommer det elektromagnetiska f?ltet att passera elektronen, och ?mnet kommer att ha tid att polarisera i rymden framf?r elektronen. Polariseringen av mediet framf?r elektronen och bakom den ?r i motsatt riktning, och str?lningen fr?n motsatt polariserade atomer, "l?gger ihop", "sl?cker" varandra. N?r atomerna, till vilka elektronen ?nnu inte har n?tt, inte har tid att polarisera, och str?lning dyker upp, riktad l?ngs ett smalt koniskt skikt med en vertex som sammanfaller med den r?rliga elektronen, och en vinkel i spetsen c. Utseendet p? en ljus "kon" och tillst?ndet f?r str?lning kan erh?llas fr?n de allm?nna principerna f?r v?gutbredning.

Ris. 1. Mekanism f?r v?gfrontbildning

L?t en elektron r?ra sig l?ngs axeln OE (se fig. 1) f?r en mycket smal tom kanal i en homogen transparent substans med ett brytningsindex (en tom kanal beh?vs f?r att inte ta h?nsyn till kollisioner av en elektron med atomer i en teoretiska ?verv?ganden). Varje punkt p? OE-linjen som successivt upptas av en elektron kommer att vara centrum f?r ljusemission. V?gor som emanerar fr?n p? varandra f?ljande punkter O, D, E interfererar med varandra och f?rst?rks om fasskillnaden mellan dem ?r noll (se Interferens). Detta villkor ?r uppfyllt f?r den riktning som g?r en vinkel p? 0 med elektronens bana. Vinkel 0 best?ms av f?rh?llandet:.

T?nk faktiskt p? tv? v?gor som emitteras i riktningen i en vinkel p? 0 mot elektronhastigheten fr?n tv? punkter i banan - punkt O och punkt D, ?tskilda av ett avst?nd . Vid punkt B, liggande p? den r?ta linjen BE, vinkelr?t mot OB, den f?rsta v?gen vid - i tid Till punkt F, som ligger p? den r?ta linjen BE, kommer v?gen som emitteras fr?n punkten att anl?nda vid tidpunkten efter emissionen av v?g fr?n punkt O. Dessa tv? v?gor kommer att vara i fas, dvs den r?ta linjen kommer att vara en v?gfront om dessa tider ?r lika:. Det som ett villkor f?r j?mlika tider ger. I alla riktningar, f?r vilka, kommer ljuset att sl?ckas p? grund av interferensen av v?gor som emitteras fr?n sektioner av banan ?tskilda av ett avst?nd D. V?rdet p? D best?ms av en uppenbar ekvation, d?r T ?r perioden f?r ljussv?ngningar. Denna ekvation har alltid en l?sning om.

Om , d? riktningen i vilken de utstr?lade v?gorna, interfererande, f?rst?rker inte existerar, kan inte vara st?rre ?n 1.

Ris. 2. F?rdelning av ljudv?gor och bildande av en st?tv?g under kroppsr?relse

Str?lning observeras endast om .

Experimentellt flyger elektroner i en ?ndlig solid vinkel, med en viss spridning i hastigheter, och som ett resultat utbreder sig str?lning i ett koniskt lager n?ra huvudriktningen som best?ms av vinkeln .

I v?r ?verv?gande har vi f?rsummat retardationen av elektronen. Detta ?r ganska acceptabelt, eftersom f?rlusterna p? grund av Vavilov-Cherenkov-str?lning ?r sm? och i den f?rsta approximationen kan vi anta att energin som f?rloras av elektronen inte p?verkar dess hastighet och den r?r sig enhetligt. Detta ?r den grundl?ggande skillnaden och ovanligheten i Vavilov-Cherenkov-str?lningen. Vanligtvis str?lar laddningar ut och upplever betydande acceleration.

En elektron som k?r ifr?n sitt eget ljus ?r som ett flygplan som flyger med en hastighet som ?r h?gre ?n ljudets hastighet. I detta fall utbreder sig ocks? en konisk st?tv?g framf?r flygplanet (se fig. 2).

Lagen om ljusets brytning. Absoluta och relativa brytningsindex (koefficienter). Total inre reflektion

Lagen f?r ljusets brytning etablerades empiriskt p? 1600-talet. N?r ljus passerar fr?n ett transparent medium till ett annat kan ljusets riktning ?ndras. Att ?ndra ljusets riktning vid gr?nsen mellan olika medier kallas ljusbrytning. Allvetandet om brytning ?r en uppenbar f?r?ndring i ett f?rem?ls form. (exempel: en sked i ett glas vatten). Ljusets brytningslag: Vid gr?nsen mellan tv? medier ligger den brutna str?len i infallsplanet och bildar, med normalen till gr?nsytan ?terst?lld vid infallspunkten, en brytningsvinkel s?dan att: = n 1- fall, 2 reflektioner, n-brytningsindex (f. Snelius) - relativ indikator Brytningsindexet f?r en str?le som faller in p? ett medium fr?n luftl?st utrymme kallas dess absoluta brytningsindex. Infallsvinkeln vid vilken den brutna str?len b?rjar glida l?ngs gr?nsytan mellan tv? medier utan ?verg?ng till ett optiskt t?tare medium - begr?nsande vinkel f?r total inre reflektion. Total inre reflektion- intern reflektion, f?rutsatt att infallsvinkeln ?verstiger en viss kritisk vinkel. I det h?r fallet reflekteras den infallande v?gen helt, och v?rdet p? reflektionskoefficienten ?verstiger dess h?gsta v?rden f?r polerade ytor. Reflektionskoefficienten f?r total intern reflektion beror inte p? v?gl?ngden. Inom optiken observeras detta fenomen f?r ett brett spektrum av elektromagnetisk str?lning, inklusive r?ntgenomr?det. Inom geometrisk optik f?rklaras fenomenet i termer av Snells lag. Med tanke p? att brytningsvinkeln inte kan ?verstiga 90°, f?r vi att vid en infallsvinkel vars sinus ?r st?rre ?n f?rh?llandet mellan det mindre brytningsindexet och det st?rre, b?r den elektromagnetiska v?gen reflekteras fullst?ndigt in i det f?rsta mediet. Exempel: Den ljusa briljansen hos m?nga naturliga kristaller, och s?rskilt facetterade ?delstenar och halv?delstenar, f?rklaras av total inre reflektion, som ett resultat av vilken varje str?le som kommer in i kristallen bildar ett stort antal tillr?ckligt ljusa str?lar som kommer ut, f?rgade som ett resultat av spridning.

Brytningsindex

Brytningsindex?mnen - ett v?rde lika med f?rh?llandet mellan ljusets fashastigheter (elektromagnetiska v?gor) i vakuum och i ett givet medium. Det talas ocks? ibland om brytningsindex f?r alla andra v?gor, till exempel ljud, ?ven om i fall som det senare, definitionen naturligtvis m?ste modifieras p? n?got s?tt.

Brytningsindexet beror p? ?mnets egenskaper och str?lningens v?gl?ngd, f?r vissa ?mnen ?ndras brytningsindex ganska kraftigt n?r frekvensen av elektromagnetiska v?gor ?ndras fr?n l?ga frekvenser till optiska och bortom, och kan ?ven ?ndras ?nnu kraftigare i vissa omr?den p? frekvensskalan. Standard ?r vanligtvis det optiska intervallet, eller intervallet som best?ms av sammanhanget.

L?nkar

• RefractiveIndex.INFO brytningsindexdatabas

Wikimedia Foundation. 2010 .

Se vad "Refraktionsindex" ?r i andra ordb?cker:

Relativt till tv? medier n21, dimensionsl?st f?rh?llande mellan optiska str?lningsutbredningshastigheter (c veta a) i det f?rsta (cl) och andra (c2) mediet: n21=cl/c2. Samtidigt h?nvisar. P. p. ?r f?rh?llandet mellan sinus f?r g och fall av j och vid g l ... ... Fysisk uppslagsverk

Se brytningsindex...

Se brytningsindex. * * * REFRAKTIVT INDEX REFRAKTIVT INDEX, se Brytningsindex (se REFRACTIVE INDEX) … encyklopedisk ordbok- REFRACTIVE INDEX, ett v?rde som k?nnetecknar mediet och lika med f?rh?llandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i mediet (absolut brytningsindex). Brytningsindexet n beror p? den dielektriska e och den magnetiska permeabiliteten m ... ... Illustrerad encyklopedisk ordbok

- (se REFRAKTIV INDIKATOR). Fysisk encyklopedisk ordbok. Moskva: Sovjetiskt uppslagsverk. Chefredakt?r A. M. Prokhorov. 1983... Fysisk uppslagsverk

Se brytningsindex... Stora sovjetiska encyklopedien

F?rh?llandet mellan ljusets hastighet i vakuum och ljusets hastighet i ett medium (absolut brytningsindex). Det relativa brytningsindexet f?r 2 media ?r f?rh?llandet mellan ljusets hastighet i mediet fr?n vilket ljus faller p? gr?nssnittet och ljusets hastighet i den andra ... ... Stor encyklopedisk ordbok

Anv?ndningsomr?den f?r refraktometri.

Enheten och funktionsprincipen f?r IRF-22 refraktometer.

Begreppet brytningsindex.

Planen

Refraktometri. Metodens egenskaper och essens.

F?r att identifiera ?mnen och kontrollera deras renhet, anv?nd

refraktor.

Brytningsindex f?r ett ?mne- ett v?rde lika med f?rh?llandet mellan ljusets fashastigheter (elektromagnetiska v?gor) i vakuum och det sedda mediet.

Brytningsindex beror p? ?mnets egenskaper och v?gl?ngden

elektromagnetisk str?lning. F?rh?llandet mellan sinus f?r infallsvinkeln i f?rh?llande till

normalen dragen till str?lens brytningsplan (a) till sinus f?r brytningsvinkeln

brytning (v) under ?verg?ngen av str?len fr?n medium A till medium B kallas det relativa brytningsindexet f?r detta mediapar.

V?rdet n ?r det relativa brytningsindexet f?r mediet B enligt

i f?rh?llande till milj? A, och

Det relativa brytningsindexet f?r mediet A med avseende p?

Brytningsindex f?r en str?le som infaller p? ett medium fr?n en airless

utrymmet kallas dess absoluta brytningsindex eller

helt enkelt brytningsindex f?r ett givet medium (tabell 1).

Tabell 1 - Brytningsindex f?r olika medier

V?tskor har ett brytningsindex i intervallet 1,2-1,9. Fast

?mnen 1,3-4,0. Vissa mineraler har inte ett exakt v?rde p? indikatorn

f?r brytning. Dess v?rde ligger i en viss "gaffel" och best?mmer

p? grund av n?rvaron av f?roreningar i kristallstrukturen, vilket best?mmer f?rgen

kristall.

Identifiering av mineralet med "f?rg" ?r sv?rt. S? mineralet korund finns i form av rubin, safir, leukosafir, som skiljer sig i

brytningsindex och f?rg. R?da korund kallas rubiner

(kromblandning), f?rgl?s bl?, ljusbl?, rosa, gul, gr?n,

violett - safirer (f?roreningar av kobolt, titan, etc.). Ljusf?rgad

nye safirer eller f?rgl?s korund kallas leukosafir (i stor utstr?ckning

anv?nds i optik som ljusfilter). Brytningsindex f?r dessa kristaller

stall ligger i intervallet 1,757-1,778 och ?r grunden f?r identifiering

Figur 3.1 - Ruby Figur 3.2 - Safirbl?

Organiska och oorganiska v?tskor har ocks? karakteristiska brytningsindexv?rden som karakteriserar dem som kemiska

nya f?reningar och kvaliteten p? deras syntes (tabell 2):

Tabell 2 - Brytningsindex f?r vissa v?tskor vid 20 °C

4.2. Refraktometri: koncept, princip.

Metod f?r studie av ?mnen baserad p? best?mning av indikatorn

(brytningskoefficient) (refraktion) kallas refraktometri (fr?n

lat. refractus - bruten och grekisk. metero - jag m?ter). Refraktometri

(refraktometrisk metod) anv?nds f?r att identifiera kemikalie

f?reningar, kvantitativ och strukturell analys, best?mning av fysikalisk-

kemiska parametrar f?r ?mnen. Refraktometriprincipen implementerad

i Abbe refraktometrar, illustrerad av figur 1.

Figur 1 - Principen f?r refraktometri

Abbes prismablock best?r av tv? rektangul?ra prismor: lysande

kropp och m?tning, vikta av hypotenusansikten. Illuminator-

prisma har en grov (matt) hypotenusyta och ?r avsedd

chena f?r att belysa ett v?tskeprov placerat mellan prismorna.

Spritt ljus passerar genom ett planparallellt lager av den unders?kta v?tskan och, n?r det bryts i v?tskan, faller det p? m?tprismat. M?tprismat ?r tillverkat av optiskt t?tt glas (tung flinta) och har ett brytningsindex st?rre ?n 1,7. Av denna anledning m?ter Abbe refraktometer n v?rden mindre ?n 1,7. En ?kning av brytningsindexets m?tomr?de kan endast uppn?s genom att ?ndra m?tprismat.

Testprovet h?lls p? hypotenusytan p? m?tprismat och pressas mot det lysande prismat. I det h?r fallet kvarst?r ett gap p? 0,1-0,2 mm mellan prismorna d?r provet ?r placerat, och genom

som passerar genom brytande ljus. F?r att m?ta brytningsindex

anv?nda fenomenet total intern reflektion. Den best?r i

N?sta.

Om str?larna 1, 2, 3 faller p? gr?nssnittet mellan tv? media, d? beroende p?

infallsvinkeln n?r man observerar dem i ett brytningsmedium kommer att vara

n?rvaron av en ?verg?ng av omr?den med olika belysning observeras. Det ?r uppkopplat

med infallande av n?gon del av ljuset p? brytningsgr?nsen i en vinkel av ca.

kim till 90° med avseende p? normalen (str?le 3). (Figur 2).

Figur 2 - Bild av brutna str?lar

Denna del av str?larna reflekteras inte och bildar d?rf?r ett l?ttare f?rem?l.

refraktion. Str?lar med mindre vinklar upplever och reflekterar

och brytning. D?rf?r bildas ett omr?de med mindre belysning. I volym

gr?nslinjen f?r total inre reflektion ?r synlig p? linsen, positionen

vilket beror p? provets brytningsegenskaper.

Elimineringen av dispersionsfenomenet (f?rgning av gr?nssnittet mellan tv? belysningsomr?den i regnb?gens f?rger p? grund av anv?ndningen av komplext vitt ljus i Abbe refraktometrar) uppn?s genom att anv?nda tv? Amici-prismor i kompensatorn, som ?r monterade i teleskop. Samtidigt projiceras en skala in i linsen (Figur 3). 0,05 ml v?tska r?cker f?r analys.

Figur 3 - Se genom okularet p? refraktometern. (R?tt skala ?terspeglar

koncentrationen av den uppm?tta komponenten i ppm)

Ut?ver analysen av enkomponentprover finns det mycket analyserade

tv?komponentsystem (vattenl?sningar, l?sningar av ?mnen i vilka

eller l?sningsmedel). I idealiska tv?komponentsystem (bildande-

utan att ?ndra komponenternas volym och polariserbarhet), visas beroendet

brytningsindex p? kompositionen ?r n?ra linj?r om kompositionen uttrycks i termer av

volymfraktioner (procent)

d?r: n, n1, n2 - brytningsindex f?r blandningen och komponenterna,

V1 och V2 ?r volymfraktionerna av komponenterna (V1 + V2 = 1).

Temperaturens inverkan p? brytningsindexet best?ms av tv?

faktorer: en f?r?ndring av antalet v?tskepartiklar per volymenhet och

beroende av molekylers polariserbarhet p? temperatur. Den andra faktorn blev

blir betydande f?rst vid mycket stora temperaturf?r?ndringar.

Brytningsindexets temperaturkoefficient ?r proportionell mot densitetens temperaturkoefficient. Eftersom alla v?tskor expanderar vid upphettning, minskar deras brytningsindex n?r temperaturen stiger. Temperaturkoefficienten beror p? v?tskans temperatur, men i sm? temperaturintervall kan den anses vara konstant. Av denna anledning har de flesta refraktometrar inte temperaturkontroll, men vissa konstruktioner tillhandah?ller

vattentemperaturkontroll.

Linj?r extrapolering av brytningsindex med temperaturf?r?ndringar ?r acceptabel f?r sm? temperaturskillnader (10 - 20°C).

Den exakta best?mningen av brytningsindex i breda temperaturomr?den utf?rs enligt empiriska formler av formen:

nt=n0+at+bt2+…

F?r l?sningsrefraktometri ?ver breda koncentrationsintervall

anv?nda tabeller eller empiriska formler. Displayberoende-

brytningsindex f?r vattenl?sningar av vissa ?mnen vid koncentration

?r n?ra linj?r och g?r det m?jligt att best?mma koncentrationerna av dessa ?mnen i

vatten i ett brett spektrum av koncentrationer (Figur 4) med anv?ndning av refraktion

tometer.

Figur 4 - Brytningsindex f?r vissa vattenl?sningar

Vanligtvis best?ms n flytande och fasta kroppar av refraktometrar med precision

upp till 0,0001. De vanligaste ?r Abbe refraktometrar (Figur 5) med prismablock och dispersionskompensatorer, som g?r det m?jligt att best?mma nD i "vitt" ljus p? en skala eller digital indikator.

Figur 5 - Abbe refraktometer (IRF-454; IRF-22)

Fysikens lagar spelar en mycket viktig roll f?r att utf?ra ber?kningar f?r att planera en specifik strategi f?r produktion av n?gon produkt eller f?r att utarbeta ett projekt f?r konstruktion av strukturer f?r olika ?ndam?l. M?nga v?rden ber?knas, s? m?tningar och ber?kningar g?rs innan planeringsarbetet p?b?rjas. Till exempel ?r glasets brytningsindex lika med f?rh?llandet mellan sinus f?r infallsvinkeln och sinus f?r brytningsvinkeln.

S? f?rst ?r det en process f?r att m?ta vinklar, sedan ber?knas deras sinus, och f?rst d? kan du f? det ?nskade v?rdet. Trots tillg?ngen till tabelldata ?r det v?rt att g?ra ytterligare ber?kningar varje g?ng, eftersom referensb?cker ofta anv?nder idealiska f?rh?llanden som ?r n?stan om?jliga att uppn? i verkligheten. D?rf?r kommer indikatorn i verkligheten n?dv?ndigtvis att skilja sig fr?n den tabellformade, och i vissa situationer ?r detta av grundl?ggande betydelse.

Absolut indikator

Det absoluta brytningsindexet beror p? glasets m?rke, eftersom det i praktiken finns ett stort antal alternativ som skiljer sig ?t i sammans?ttning och grad av transparens. I genomsnitt ?r det 1,5 och fluktuerar runt detta v?rde med 0,2 i en eller annan riktning. I s?llsynta fall kan det finnas avvikelser fr?n denna siffra.

?terigen, om en exakt indikator ?r viktig, ?r ytterligare m?tningar oumb?rliga. Men ?ven de ger inte ett 100% tillf?rlitligt resultat, eftersom solens position p? himlen och molnighet p? m?tningsdagen kommer att p?verka slutv?rdet. Lyckligtvis r?cker det i 99,99% av fallen att helt enkelt veta att brytningsindexet f?r ett material som glas ?r st?rre ?n en och mindre ?n tv?, och alla andra tiondelar och hundradelar spelar ingen roll.

P? forum som hj?lper till att l?sa problem inom fysik blinkar ofta fr?gan, vad ?r brytningsindex f?r glas och diamant? M?nga tror att eftersom dessa tv? ?mnen ?r lika till utseendet b?r deras egenskaper vara ungef?r desamma. Men detta ?r en vanf?rest?llning.

Den maximala brytningen f?r glas kommer att vara cirka 1,7, medan denna siffra f?r diamant n?r 2,42. Denna p?rla ?r ett av f? material p? jorden vars brytningsindex ?verstiger 2. Detta beror p? dess kristallina struktur och den stora spridningen av ljusstr?lar. Fasettering spelar en minimal roll vid f?r?ndringar i tabellv?rdet.

Relativ indikator

Den relativa indikatorn f?r vissa milj?er kan karakteriseras enligt f?ljande:

• - glasets brytningsindex i f?rh?llande till vatten ?r ungef?r 1,18;
• - brytningsindex f?r samma material i f?rh?llande till luft ?r lika med 1,5;
• - brytningsindex i f?rh?llande till alkohol - 1.1.

M?tning av indikatorn och ber?kning av det relativa v?rdet utf?rs enligt en v?lk?nd algoritm. F?r att hitta en relativ parameter m?ste du dividera ett tabellv?rde med ett annat. Eller g?r experimentella ber?kningar f?r tv? milj?er och dela sedan upp data som erh?lls. S?dana operationer utf?rs ofta i laboratorieklasser i fysik.

Best?mning av brytningsindex

Det ?r ganska sv?rt att best?mma glasets brytningsindex i praktiken, eftersom h?gprecisionsinstrument kr?vs f?r att m?ta de initiala uppgifterna. Eventuella fel kommer att ?ka, eftersom ber?kningen anv?nder komplexa formler som kr?ver fr?nvaro av fel.

I allm?nhet visar denna koefficient hur m?nga g?nger ljusstr?larnas utbredningshastighet saktar ner n?r de passerar ett visst hinder. D?rf?r ?r det typiskt endast f?r transparenta material. F?r referensv?rdet, det vill s?ga f?r enheten, tas brytningsindex f?r gaser. Detta gjordes f?r att kunna utg? fr?n n?got v?rde i ber?kningarna.

Om en solstr?le faller p? en glasyta med ett brytningsindex som ?r lika med tabellv?rdet, kan det ?ndras p? flera s?tt:

• 1. Limma en film ovanp?, d?r brytningsindexet blir h?gre ?n glasets. Denna princip anv?nds vid toning av bilf?nster f?r att f?rb?ttra passagerarkomforten och l?ta f?raren se v?gen tydligare. Dessutom kommer filmen att h?lla tillbaka och ultraviolett str?lning.
• 2. M?la glaset med f?rg. Det ?r vad tillverkare av billiga solglas?gon g?r, men var medveten om att det kan vara skadligt f?r din syn. I bra modeller produceras glas?gon omedelbart f?rgade med hj?lp av en speciell teknik.
• 3. Doppa glaset i lite v?tska. Detta ?r bara anv?ndbart f?r experiment.

Om ljusstr?len passerar fr?n glas, ber?knas brytningsindexet p? n?sta material med hj?lp av den relativa koefficienten, som kan erh?llas genom att j?mf?ra tabellv?rdena med varandra. Dessa ber?kningar ?r mycket viktiga vid konstruktionen av optiska system som b?r en praktisk eller experimentell belastning. Fel ?r inte till?tna h?r, eftersom de kommer att g?ra att hela enheten inte fungerar, och d? kommer all data som tas emot med den att vara v?rdel?s.

F?r att best?mma ljusets hastighet i glas med ett brytningsindex m?ste du dividera det absoluta v?rdet av hastigheten i vakuum med brytningsindex. Vakuum anv?nds som referensmedium, eftersom brytning inte verkar d?r p? grund av fr?nvaron av n?gra ?mnen som kan st?ra den obehindrade r?relsen av ljusstr?lar l?ngs en given bana.

I alla ber?knade indikatorer kommer hastigheten att vara l?gre ?n i referensmediet, eftersom brytningsindex alltid ?r st?rre ?n ett.