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굴절각의 사인에 대한 입사각의 사인의 비율 외에 다른 것은 없습니다.
굴절률은 물질의 특성과 방사선의 파장에 따라 달라지며, 일부 물질의 경우 전자파의 주파수가 다음과 같이 변할 때 굴절률이 매우 강하게 변합니다. 저주파광학 및 그 이상으로, 주파수 스케일의 특정 영역에서 훨씬 더 극적으로 변할 수도 있습니다. 기본값은 일반적으로 광학 범위 또는 컨텍스트에 의해 결정된 범위입니다.
n의 값인 ceteris paribus는 빔이 밀도가 높은 매체에서 밀도가 낮은 매체로 이동할 때 일반적으로 1보다 작고, 빔이 밀도가 낮은 매체에서 밀도가 높은 매체로 이동할 때(예: 기체 또는 진공에서 액체 또는 고체로). 이 규칙에는 예외가 있으므로 광학적으로 다른 매체보다 밀도가 높거나 낮은 매체를 부르는 것이 일반적입니다(매체의 불투명도를 측정하는 광학 밀도와 혼동하지 마십시오).
표는 일부 미디어에 대한 일부 굴절률 값을 보여줍니다.
굴절률이 높은 매질은 광학적으로 밀도가 더 높다고 합니다. 공기에 대한 다양한 매체의 굴절률은 일반적으로 측정됩니다. 공기의 절대굴절률은 . 따라서 모든 매질의 절대 굴절률은 다음 공식에 의해 공기에 대한 굴절률과 관련이 있습니다.
굴절률은 빛의 파장, 즉 색상에 따라 다릅니다. 다양한 색상다른 굴절률에 해당합니다. 분산이라고 하는 이 현상은 광학에서 중요한 역할을 합니다.
강의 №24
"도구 분석 방법"
굴절계.
문학:
1. V.D. Ponomarev "분석 화학" 1983 246-251
2. A.A. Ishchenko "분석 화학" 2004 pp 181-184
굴절계.
굴절계는 가장 간단한 물리적 분석 방법 중 하나로 최소한의 분석 물질이 필요하며 매우 짧은 시간에 수행됩니다.
굴절계- 굴절 또는 굴절 현상에 기반한 방법. 한 매질에서 다른 매질로 이동할 때 빛의 전파 방향이 변하는 것.
빛의 흡수뿐만 아니라 굴절은 매체와의 상호 작용의 결과입니다. 굴절률이라는 단어는 치수 굴절률 값으로 추정되는 빛의 굴절.
굴절률 값 N달려있다
1) 물질 및 시스템의 구성,
2) ~에서 어떤 농도로 광선이 도중에 만나는 분자는 무엇입니까? 빛의 작용으로 다른 물질의 분자는 다른 방식으로 편광됩니다. 굴절계 방법의 기반이 되는 것은 이러한 의존성 때문입니다.
이 방법은 여러 가지 장점이 있으며 그 결과 화학 연구와 기술 프로세스 제어 모두에서 폭넓게 응용되고 있습니다.
1) 굴절률 측정은 최소한의 시간과 물질의 투자로 정확하고 수행되는 매우 간단한 과정입니다.
2) 일반적으로 굴절계는 빛의 굴절률과 분석물의 함량을 결정하는 데 최대 10%의 정확도를 제공합니다.
굴절법은 진위와 순도를 제어하고 개별 물질을 식별하며 용액 연구에서 유기 및 무기 화합물의 구조를 결정하는 데 사용됩니다. 굴절계는 2성분 용액과 3성분계의 조성을 결정하는 데 사용됩니다.
물리적 기초방법
굴절 표시기.
광선이 한 매질에서 다른 매질로 통과할 때 원래 방향에서 편차가 클수록 두 매질에서 광 전파 속도의 차이가 커집니다.
이러한 환경.
두 투명 매질 I과 II의 경계에서 광선의 굴절을 고려하십시오(그림 참조). 매질 II가 더 큰 굴절력을 가지며 따라서, n 1그리고 n 2- 해당 매체의 굴절을 보여줍니다. 매질 I이 진공도 공기도 아닌 경우 굴절각의 sin에 대한 광선 입사각의 비율 sin은 상대 굴절률 n rel의 값을 제공합니다. n rel의 값입니다. 또한 고려 중인 매체의 굴절률 비율로 정의할 수 있습니다.
엔 릴. = ------ = ---
굴절률의 값은
1) 물질의 성질
에 있는 물질의 성질 이 경우빛의 작용하에 분자의 변형 정도 - 편광 정도를 결정합니다. 편광도가 강할수록 빛의 굴절이 강해집니다.
2)입사광 파장
굴절률의 측정은 589.3 nm의 광 파장(나트륨 스펙트럼의 라인 D)에서 수행됩니다.
빛의 파장에 대한 굴절률의 의존성을 분산이라고 합니다. 파장이 짧을수록 굴절률이 높아집니다.. 따라서 파장이 다른 광선은 굴절률이 다릅니다.
3)온도 측정이 수행되는 시점. 굴절률을 결정하기 위한 전제 조건은 온도 체제. 일반적으로 측정은 20±0.3 0 С에서 수행됩니다.
온도가 상승하면 굴절률이 감소하고 온도가 감소하면 굴절률이 증가합니다..
온도 보정은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
n t \u003d n 20 + (20-t) 0.0002, 여기서
엔티 -안녕 주어진 온도에서 굴절률,
n 20 - 20 0 C에서 굴절률
가스 및 액체의 굴절률 값에 대한 온도의 영향은 체적 팽창 계수 값과 관련이 있습니다. 가열되면 모든 가스 및 액체의 부피가 증가하고 밀도가 감소하여 결과적으로 표시기가 감소합니다
20 0 C 및 589.3 nm의 광 파장에서 측정된 굴절률은 지수로 표시됩니다. n D 20
상태에 대한 균질 2 구성 요소 시스템의 굴절률 의존성은 구성 요소의 함량이 알려진 여러 표준 시스템 (예 : 솔루션)의 굴절률을 결정하여 실험적으로 설정됩니다.
4) 용액에서 물질의 농도.
다수를 위해서 수용액물질의 경우 다양한 농도와 온도에서 굴절률을 안정적으로 측정하고 이러한 경우 참조를 사용할 수 있습니다. 굴절계 테이블. 실습에 따르면 용존 물질의 함량이 10-20 %를 초과하지 않으면 그래픽 방법과 함께 매우 많은 경우에 사용할 수 있습니다. 일차 방정식유형:
n=n o +FC,
N-용액의 굴절률,
아니요순수한 용매의 굴절률,
씨- 용해된 물질의 농도, %
에프- 경험적 계수, 그 값이 발견됨
알려진 농도의 용액의 굴절률을 결정함으로써.
굴절계.
굴절계는 굴절률을 측정하는 데 사용되는 장치입니다. 이러한 기기에는 Abbe 유형 굴절계와 Pulfrich 유형의 2가지 유형이 있습니다. 그것들과 다른 것들 모두에서 측정은 제한 굴절각의 크기를 결정하는 것을 기반으로 합니다. 실제로 굴절계가 사용됩니다. 다양한 시스템: lab-RL, Universal RLU 등
증류수의 굴절률 n 0 \u003d 1.33299, 실제로이 표시기는 n 0 =1,333.
굴절계의 작동 원리는 제한 각도 방법(빛의 전반사 각도)에 의한 굴절률 결정을 기반으로 합니다.
손 굴절계
굴절계 아베
물리 법칙은 모든 제품 생산을 위한 특정 전략을 계획하기 위한 계산을 수행하거나 다양한 목적을 위한 구조물 건설을 위한 프로젝트를 작성하는 데 매우 중요한 역할을 합니다. 많은 값이 계산되므로 계획 작업을 시작하기 전에 측정 및 계산이 이루어집니다. 예를 들어, 유리의 굴절률은 입사각의 사인과 굴절각의 사인의 비율과 같습니다.
따라서 먼저 각도를 측정하는 과정이 있고 그 다음 사인이 계산되어야 원하는 값을 얻을 수 있습니다. 표 형식의 데이터를 사용할 수 있음에도 불구하고 참고 서적은 종종 다음에서 달성할 수 있는 이상적인 조건을 사용하기 때문에 매번 추가 계산을 수행하는 것이 좋습니다. 실생활거의 불가능한. 따라서 실제로 지표는 반드시 표와 다를 것이며 어떤 상황에서는 이것이 근본적으로 중요합니다.
절대 지시자
실제로는 구성과 투명도가 다른 수많은 옵션이 있기 때문에 절대 굴절률은 유리 브랜드에 따라 다릅니다. 평균적으로 1.5이고 이 값을 중심으로 한 방향 또는 다른 방향으로 0.2씩 변동합니다. 드문 경우지만 이 수치와 편차가 있을 수 있습니다.
다시 말하지만, 정확한 지표가 중요하다면 추가 측정이 필수 불가결합니다. 그러나 하늘에서 태양의 위치와 측정 당일의 흐림이 최종 값에 영향을 미치기 때문에 100% 신뢰할 수 있는 결과를 제공하지는 않습니다. 다행히도 99.99%의 경우에 유리와 같은 물질의 굴절률이 1보다 크고 2보다 작으며 다른 모든 1/10 및 1/100은 역할을 하지 않는다는 것을 단순히 아는 것으로 충분합니다.
물리학 문제를 해결하는 데 도움이 되는 포럼에서 유리와 다이아몬드의 굴절률은 얼마입니까?라는 질문이 종종 번쩍입니다. 많은 사람들은 이 두 물질이 외형이 비슷하기 때문에 그 성질이 거의 같아야 한다고 생각합니다. 그러나 이것은 착각입니다.
유리의 최대 굴절은 약 1.7인 반면 다이아몬드의 경우 이 수치는 2.42에 이릅니다. 그만큼 보석굴절률이 2를 초과하는 지구상의 몇 안되는 물질 중 하나입니다. 이것은 결정 구조와 광선의 넓은 확산 때문입니다. 패싯은 테이블 값의 변경에서 최소한의 역할을 합니다.
상대 지표
일부 환경에 대한 상대 지표는 다음과 같이 특성화될 수 있습니다.
- - 물에 대한 유리의 굴절률은 약 1.18입니다.
- - 공기에 대한 동일한 재료의 굴절률은 1.5와 같습니다.
- - 알코올에 대한 굴절률 - 1.1.
지표의 측정 및 상대 값의 계산은 잘 알려진 알고리즘에 따라 수행됩니다. 상대 매개변수를 찾으려면 하나의 테이블 값을 다른 값으로 나누어야 합니다. 또는 두 가지 환경에 대한 실험 계산을 수행한 다음 얻은 데이터를 나눕니다. 이러한 작업은 종종 물리학의 실험실 수업에서 수행됩니다.
굴절률의 결정
초기 데이터를 측정하려면 고정밀 기기가 필요하기 때문에 실제로 유리의 굴절률을 결정하는 것은 매우 어렵습니다. 계산에는 오류가 없어야 하는 복잡한 공식이 사용되므로 오류가 증가합니다.
일반적으로 이 계수는 특정 장애물을 통과할 때 광선의 전파 속도가 몇 배나 느려지는지를 나타냅니다. 따라서 투명 재료에만 일반적입니다. 기준 값, 즉 단위에 대해 가스의 굴절률을 취합니다. 이것은 계산의 일부 값에서 시작할 수 있도록 수행되었습니다.
만약 햇빛굴절률이 테이블 값과 동일한 유리 표면에 떨어지면 여러 가지 방법으로 변경할 수 있습니다.
- 1. 유리보다 굴절률이 높은 필름을 맨 위에 붙입니다. 이 원리는 승객의 편안함을 개선하고 운전자가 도로를 더 명확하게 볼 수 있도록 자동차 창 틴팅에 사용됩니다. 또한 필름은 자외선과 자외선을 억제합니다.
- 2. 유리를 페인트로 칠하십시오. 이것은 값싼 선글라스 제조업체가 하는 일이지만 시력에 해로울 수 있음을 알고 있습니다. 에 좋은 모델안경은 특수 기술을 사용하여 즉시 생산됩니다.
- 3. 유리를 액체에 담그십시오. 이것은 실험에만 유용합니다.
광선이 유리에서 통과하면 상대 계수를 사용하여 다음 재료의 굴절률이 계산되며, 이는 표 값을 서로 비교하여 얻을 수 있습니다. 이러한 계산은 실제 또는 실험적 부하를 전달하는 광학 시스템의 설계에서 매우 중요합니다. 여기에서 오류는 허용되지 않습니다. 오류로 인해 전체 장치가 오작동하고 함께 수신된 모든 데이터가 쓸모가 없기 때문입니다.
굴절률이 있는 유리에서 빛의 속도를 결정하려면 진공 속 속도의 절대값을 굴절률로 나누어야 합니다. 주어진 궤적을 따라 방해받지 않는 광선의 이동을 방해할 수 있는 물질이 없기 때문에 굴절이 작용하지 않기 때문에 진공은 참조 매체로 사용됩니다.
계산 된 지표에서 굴절률은 항상 1보다 크기 때문에 속도는 기준 매체보다 낮습니다.
빛의 굴절- 한 매질에서 다른 매질로 통과하는 광선이 이들 매질의 경계에서 방향을 바꾸는 현상.
빛의 굴절은 다음 법칙에 따라 발생합니다.
입사광선과 굴절광선, 그리고 빔의 입사점에서 두 매질 사이의 경계면에 그려진 수직선은 같은 평면에 있습니다. 입사각 사인 대 굴절각 사인의 비율은 두 매질에 대해 일정한 값입니다.
,
어디 α
- 입사각,
β
- 굴절각
N - 입사각과 무관한 상수 값.
입사각이 변하면 굴절각도 변합니다. 입사각이 클수록 굴절각이 커집니다.
빛이 광학적으로 덜 조밀한 매질에서 더 조밀한 매질로 가는 경우 굴절각은 항상 입사각보다 작습니다. β < α.
두 매질 사이의 경계면에 수직으로 향하는 광선이 한 매질에서 다른 매질로 전달 깨지 않고.
물질의 절대굴절률- 진공 및 주어진 매질에서 빛(전자파)의 위상 속도의 비율과 동일한 값 n=c/v
굴절 법칙에 포함된 값 n을 한 쌍의 매질에 대한 상대 굴절률이라고 합니다.
값 n은 매질 A에 대한 매질 B의 상대 굴절률이고, n" = 1/n은 매질 B에 대한 매질 A의 상대 굴절률입니다.
이 값인 ceteris paribus는 빔이 밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 이동할 때 1보다 크고 빔이 밀도가 낮은 매질에서 밀도가 높은 매질(예: 가스 또는 액체 또는 고체로 진공). 이 규칙에는 예외가 있으므로 광학적으로 다른 매체보다 밀도가 높거나 낮은 매체를 부르는 것이 일반적입니다.
공기가 없는 공간에서 어떤 매질 B의 표면으로 떨어지는 빔은 다른 매질 A에서 떨어질 때보다 더 강하게 굴절됩니다. 공기가 없는 공간에서 매질에 입사하는 광선의 굴절률을 절대 굴절률이라고 합니다.
(절대 - 진공에 상대적입니다.
상대 - 다른 물질(예: 같은 공기)에 상대적입니다.
두 물질의 상대 지수는 절대 지수의 비율입니다.)
내부 전반사- 입사각이 특정 임계각을 초과하는 경우 내부 반사. 이 경우 입사파는 완전히 반사되어 반사계수의 값이 최대값을 초과하게 됩니다. 큰 가치광택 표면용. 내부 전반사에 대한 반사 계수는 파장에 의존하지 않습니다.
광학에서 이 현상은 다음과 같이 관찰됩니다. 넓은 범위 X선 범위를 포함한 전자기 방사선.
기하학적 광학에서 현상은 Snell의 법칙으로 설명됩니다. 굴절각이 90°를 초과할 수 없음을 고려하면 사인이 작은 굴절률과 큰 굴절률의 비율보다 큰 입사각에서 전자파가 첫 번째 매질에 완전히 반사되어야 함을 알 수 있습니다.
현상의 파동 이론에 따르면, 전자기파는 그럼에도 불구하고 두 번째 매질로 침투합니다. 소위 "불균일한 파동"이 거기에서 전파되어 기하급수적으로 감소하고 에너지를 운반하지 않습니다. 두 번째 매질로의 불균일한 파동의 특징적인 침투 깊이는 파장 정도입니다.
빛의 굴절 법칙.
지금까지 말한 모든 것에서 우리는 다음과 같이 결론을 내립니다.
1 . 광학 밀도가 다른 두 매질 사이의 경계면에서 광선은 한 매질에서 다른 매질로 통과할 때 방향을 바꿉니다.
2. 광선이 광학 밀도가 더 높은 매질을 통과할 때 굴절각은 입사각보다 작습니다. 광선이 광학적으로 밀도가 더 높은 매질에서 덜 조밀한 매질로 통과할 때 굴절각은 입사각보다 큽니다.
빛의 굴절은 반사를 동반하며, 입사각이 증가함에 따라 반사광의 밝기는 증가하고 굴절된 빔은 약해집니다. 이것은 그림에 표시된 실험을 수행하여 알 수 있습니다. 결과적으로 반사된 빔은 더 많은 빛 에너지를 가져갈수록 입사각이 커집니다.
허락하다 미네소타- 예를 들어 공기와 물과 같은 두 개의 투명한 매체 사이의 인터페이스, JSC- 떨어지는 빔 OV- 굴절된 빔, - 입사각, - 굴절각, - 첫 번째 매질에서 빛의 전파 속도, - 두 번째 매질에서 빛의 전파 속도.
물질 - 진공 및 주어진 매체에서 빛(전자기파)의 위상 속도 비율과 동일한 값. 그들은 또한 음파와 같은 다른 파동의 굴절률에 대해서도 이야기합니다.
굴절률은 물질의 특성과 복사선의 파장에 따라 달라지는데, 일부 물질의 경우 굴절률은 전자기파의 주파수가 저주파에서 광학 이상으로 변할 때 매우 강하게 변하고 특정 조건에서는 훨씬 더 급격하게 변할 수도 있습니다. 주파수 척도의 영역. 기본값은 일반적으로 광학 범위 또는 컨텍스트에 의해 결정된 범위입니다.
굴절률이 빛의 방향과 편광에 의존하는 광학 이방성 물질이 있습니다. 이러한 물질은 매우 일반적이며, 특히 결정 격자의 대칭성이 충분히 낮은 모든 결정과 기계적 변형을 받는 물질입니다.
굴절률은 매질의 자기와 유전율의 곱의 근으로 표현될 수 있습니다.
(관심 주파수 범위, 예를 들어 광학 범위에 대한 투자율 및 유전율 값은 이러한 양의 정적 값과 크게 다를 수 있음을 고려해야 함).
굴절률을 측정하려면 수동 및 자동 굴절계 .
한 매질의 굴절률 대 두 번째 매질의 굴절률의 비율을 상대 굴절률두 번째와 관련된 첫 번째 환경. 달리기:
여기서 및 는 각각 첫 번째 및 두 번째 매질에서 빛의 위상 속도입니다. 분명히, 첫 번째에 대한 두 번째 매질의 상대 굴절률은 와 같은 값입니다.
ceteris paribus 값은 빔이 밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 이동할 때 일반적으로 1보다 작고, 빔이 밀도가 낮은 매질에서 밀도가 높은 매질로 이동할 때(예: 가스 또는 진공에서 액체 또는 고체로). 이 규칙에는 예외가 있으므로 환경을 호출하는 것이 일반적입니다. 광학적으로다른 것보다 밀도가 높거나 낮습니다(매체의 불투명도를 측정하는 광학 밀도와 혼동하지 마십시오).
공기가 없는 공간에서 어떤 매질의 표면으로 떨어지는 빔은 다른 매질에서 떨어질 때보다 더 강하게 굴절됩니다. 공기가 없는 공간에서 매질에 입사하는 광선의 굴절률을 그것의 굴절률이라고 합니다. 절대 굴절률또는 단순히 주어진 매질의 굴절률, 이것은 굴절률이며, 그 정의는 기사의 시작 부분에 나와 있습니다. 정상적인 조건에서 공기를 포함한 모든 기체의 굴절률은 액체나 액체의 굴절률보다 훨씬 낮습니다. 고체, 따라서 대략 (그리고 비교적 좋은 정확도로) 대략 절대적으로굴절률은 공기에 대한 굴절률로 판단할 수 있습니다.
