Somo la 25/III-1 Uenezi wa mwanga katika vyombo mbalimbali vya habari. Kinyume cha mwanga kwenye kiolesura kati ya midia mbili.

Kujifunza nyenzo mpya.

Hadi sasa, tumezingatia uenezi wa mwanga katika kati moja, kama kawaida - hewani. Nuru inaweza kueneza katika vyombo vya habari mbalimbali: kuhama kutoka kati hadi nyingine; Katika maeneo ya matukio, mionzi haionyeshwa tu kutoka kwa uso, lakini pia hupita kwa sehemu. Mabadiliko kama haya husababisha matukio mengi mazuri na ya kuvutia.

Kubadilisha mwelekeo wa uenezi wa mwanga kupita kwenye mpaka wa vyombo vya habari viwili huitwa refraction ya mwanga.

Sehemu ya tukio la mwangaza kwenye kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili vya uwazi huakisiwa, na sehemu hupita kwenye chombo kingine. Katika kesi hiyo, mwelekeo wa mwanga wa mwanga ambao umepita kwenye mabadiliko mengine ya kati. Kwa hiyo, jambo hilo linaitwa refraction, na ray inaitwa refracted.

1 - boriti ya tukio

2 - boriti iliyoonyeshwa

3 - miale iliyorudiwa α β

OO 1 - interface kati ya vyombo vya habari viwili

MN - perpendicular O O 1

Pembe inayoundwa na miale na kiolesura cha kiolesura kati ya vyombo viwili vya habari, iliyoshushwa hadi kufikia hatua ya kutokea kwa miale, inaitwa pembe ya kinzani. γ (gamma).

Mwanga katika utupu husafiri kwa kasi ya 300,000 km / s. Katika kati yoyote, kasi ya mwanga daima ni chini ya utupu. Kwa hiyo, wakati mwanga unapita kutoka kati hadi nyingine, kasi yake hupungua na hii ndiyo sababu ya kukataa kwa mwanga. Chini ya kasi ya uenezi wa mwanga katika kati iliyotolewa, zaidi ya wiani wa macho wa kati hii. Kwa mfano, hewa ina wiani mkubwa wa macho kuliko utupu, kwa sababu kasi ya mwanga katika hewa ni chini kidogo kuliko utupu. Msongamano wa macho wa maji ni mkubwa zaidi kuliko msongamano wa macho wa hewa kwa sababu kasi ya mwanga katika hewa ni kubwa kuliko maji.

Kadiri msongamano wa macho wa media mbili unavyotofautiana, ndivyo mwanga unavyorudishwa kwenye kiolesura chao. Kadiri kasi ya mwanga inavyobadilika kwenye kiolesura kati ya midia mbili, ndivyo inavyozidi kukataa.

Kwa kila dutu ya uwazi kuna sifa muhimu ya kimwili kama fahirisi ya refractive ya mwanga n. Inaonyesha mara ngapi kasi ya mwanga katika dutu fulani ni chini ya utupu.

Fahirisi ya kuakisi ya mwanga

Dawa		Dawa		Dawa
		Chumvi ya mwamba		Turpentine
		Mafuta ya mierezi		Pombe ya ethyl
Glycerol		Plexiglass		Kioo (nyepesi)
		Disulfidi ya kaboni

Uwiano kati ya angle ya matukio na angle ya refraction inategemea wiani wa macho ya kila kati. Ikiwa mionzi ya mwanga inapita kutoka kwa kati na wiani wa chini wa macho hadi katikati yenye wiani wa juu wa macho, basi angle ya refraction itakuwa chini ya angle ya matukio. Ikiwa boriti ya mwanga inatoka kwa kati na wiani wa juu wa macho, basi angle ya refraction itakuwa ndogo kuliko angle ya matukio. Ikiwa mionzi ya mwanga hupita kutoka kwa kati na wiani wa juu wa macho hadi katikati yenye wiani wa chini wa macho, basi angle ya refraction ni kubwa kuliko angle ya matukio.

Hiyo ni, ikiwa n 1 γ; ikiwa n 1 > n 2 basi α<γ.

Sheria ya refraction ya mwanga :

boriti ya tukio, boriti refracted na perpendicular interface kati ya vyombo vya habari mbili katika hatua ya matukio ya boriti ziko katika ndege moja.

Uhusiano kati ya angle ya matukio na angle ya refraction imedhamiriwa na fomula.

iko wapi sine ya pembe ya tukio na ni sine ya pembe ya kinzani.

Thamani ya sine na tanjenti kwa pembe 0 - 900

Digrii			Digrii			Digrii

Sheria ya kutofautisha nuru ilitungwa kwanza na mwanaastronomia na mwanahisabati wa Uholanzi W. Snelius karibu 1626, profesa katika Chuo Kikuu cha Leiden (1613).

Kwa karne ya 16, optics ilikuwa sayansi ya kisasa zaidi kutoka kwa mpira wa glasi uliojaa maji, ambayo ilitumika kama lensi, glasi ya kukuza iliibuka. Na kutoka humo wakavumbua darubini na darubini. Wakati huo, Uholanzi ilihitaji darubini ili kutazama ufuo na kutoroka kutoka kwa maadui kwa wakati ufaao. Ilikuwa optics ambayo ilihakikisha mafanikio na uaminifu wa urambazaji. Kwa hiyo, nchini Uholanzi, wanasayansi wengi walipendezwa na optics. Mholanzi Skel Van Rooyen (Snelius) aliona jinsi mwanga mwembamba ulivyoakisiwa kwenye kioo. Alipima angle ya matukio na angle ya kutafakari na imara: angle ya kutafakari ni sawa na angle ya matukio. Pia anamiliki sheria za kuakisi mwanga. Alitoa sheria ya refraction ya mwanga.

Hebu fikiria sheria ya refraction mwanga.

Inayo faharisi ya refractive ya jamaa ya kati ya pili na ya kwanza, katika kesi wakati ya pili ina wiani wa juu wa macho. Ikiwa mwanga umekataliwa na hupitia katikati yenye wiani wa chini wa macho, basi α< γ, тогда

Ikiwa kati ya kwanza ni utupu, basi n 1 =1 basi.

Kiashiria hiki kinaitwa faharisi kamili ya refractive ya kati ya pili:

iko wapi kasi ya mwanga katika utupu, kasi ya mwanga katika kati fulani.

Matokeo ya kunyumbuliwa kwa nuru katika angahewa ya Dunia ni ukweli kwamba tunaona Jua na nyota zikiwa juu kidogo kuliko nafasi yao halisi. Refraction ya mwanga inaweza kuelezea kuonekana kwa mirages, upinde wa mvua ... jambo la kukataa mwanga ni msingi wa kanuni ya uendeshaji wa vifaa vya macho ya namba: darubini, darubini, kamera.

Wacha tugeukie uzingatiaji wa kina zaidi wa faharisi ya refractive, ambayo tulianzisha katika §81 wakati wa kuunda sheria ya kukataa.

Ripoti ya refractive inategemea mali ya macho ya kati ambayo boriti huanguka na kati ambayo hupenya. Fahirisi ya refractive inayopatikana wakati mwanga kutoka kwa utupu unaanguka kwenye chombo chochote cha kati huitwa fahirisi kamili ya refractive ya kati hiyo.

Mchele. 184. Fahirisi ya refractive ya midia mbili:

Hebu index kamili ya refractive ya kati ya kwanza iwe na ile ya kati ya pili -. Kwa kuzingatia kinzani kwenye mpaka wa media ya kwanza na ya pili, tunahakikisha kuwa faharisi ya refractive wakati wa mpito kutoka kwa kati ya kwanza hadi ya pili, kinachojulikana kama faharisi ya refractive ya jamaa, ni sawa na uwiano wa fahirisi kamili za kinzani. vyombo vya habari vya pili na vya kwanza:

(Mchoro 184). Kinyume chake, wakati wa kupita kutoka kati ya pili hadi ya kwanza tuna index ya refractive ya jamaa

Muunganisho ulioimarishwa kati ya faharasa ya kuakisi ya kiasi cha vyombo viwili vya habari na fahirisi zao za kuakisi kabisa zinaweza kupatikana kinadharia, bila majaribio mapya, kama vile hii inavyoweza kufanywa kwa sheria ya ugeuzaji nyuma (§82),

Kipengele cha kati kilicho na kielezo cha juu cha refractive kinaitwa denser optically. Fahirisi ya refractive ya vyombo vya habari mbalimbali kuhusiana na hewa kwa kawaida hupimwa. Kielezo kamili cha refractive cha hewa ni. Kwa hivyo, faharisi kamili ya refractive ya kati yoyote inahusiana na faharisi yake ya refractive inayohusiana na hewa kwa formula.

Jedwali 6. Ripoti ya refractive ya vitu mbalimbali kuhusiana na hewa

Ripoti ya refractive inategemea urefu wa mwanga wa mwanga, i.e. juu ya rangi yake. Rangi tofauti zinalingana na fahirisi tofauti za refractive. Jambo hili, linaloitwa utawanyiko, lina jukumu muhimu katika optics. Tutashughulikia jambo hili mara kwa mara katika sura zinazofuata. Data iliyotolewa kwenye jedwali. 6, rejea mwanga njano.

Inafurahisha kutambua kwamba sheria ya kutafakari inaweza kuandikwa rasmi kwa fomu sawa na sheria ya kukataa. Hebu tukumbuke kwamba tulikubali kupima daima pembe kutoka kwa perpendicular hadi ray inayofanana. Kwa hiyo, tunapaswa kuzingatia angle ya matukio na angle ya kutafakari kuwa na ishara kinyume, i.e. sheria ya kutafakari inaweza kuandikwa kama

Kwa kulinganisha (83.4) na sheria ya kukataa, tunaona kwamba sheria ya kutafakari inaweza kuchukuliwa kama kesi maalum ya sheria ya kukataliwa kwa . Usawa huu rasmi wa sheria za kutafakari na kukataa kuna faida kubwa katika kutatua matatizo ya vitendo.

Katika uwasilishaji uliopita, faharisi ya refractive ilikuwa na maana ya mara kwa mara ya kati, huru ya ukubwa wa mwanga kupita ndani yake. Ufafanuzi huu wa ripoti ya refractive ni ya asili kabisa, lakini katika kesi ya nguvu ya juu ya mionzi inayopatikana kwa kutumia lasers za kisasa, sio haki. Mali ya kati ambayo mionzi ya mwanga yenye nguvu hupita inategemea katika kesi hii juu ya ukubwa wake. Kama wanasema, mazingira yanakuwa yasiyo ya kawaida. Ukosefu wa usawa wa kati unajidhihirisha, hasa, kwa ukweli kwamba wimbi la mwanga wa juu hubadilisha index ya refractive. Utegemezi wa ripoti ya refractive juu ya kiwango cha mionzi ina fomu

Hapa kuna faharisi ya kawaida ya kuakisi, na ni faharasa ya refractive isiyo ya mstari, na ndio sababu ya uwiano. Neno la ziada katika fomula hii linaweza kuwa chanya au hasi.

Mabadiliko ya jamaa katika faharisi ya refractive ni ndogo kiasi. Saa faharisi ya refractive isiyo ya mstari. Walakini, hata mabadiliko madogo kama haya katika faharisi ya refractive yanaonekana: yanajidhihirisha katika hali ya kipekee ya kuzingatia mwanga.

Hebu tuzingatie kati iliyo na faharasa chanya ya refractive isiyo ya mstari. Katika kesi hiyo, maeneo ya kuongezeka kwa mwanga wa mwanga ni maeneo ya wakati huo huo ya index ya refractive iliyoongezeka. Kawaida, katika mionzi ya laser halisi, usambazaji wa nguvu juu ya sehemu ya msalaba wa boriti ya mionzi sio ya kawaida: kiwango ni cha juu kwenye mhimili na hupungua vizuri kuelekea kingo za boriti, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 185 curves imara. Usambazaji sawa pia unaelezea mabadiliko katika faharasa ya kuangazia katika sehemu ya msalaba ya seli yenye kati isiyo ya mstari kwenye mhimili ambao boriti ya leza hueneza. Kielelezo cha refractive, ambacho ni kikubwa zaidi kwenye mhimili wa cuvette, hupungua vizuri kuelekea kuta zake (curves zilizopigwa kwenye Mchoro 185).

Mionzi ya miale inayoacha leza sambamba na mhimili, ikiingia katikati yenye fahirisi inayobadilika ya kuakisi, inageuzwa kuelekea ambapo ni kubwa zaidi. Kwa hiyo, kuongezeka kwa nguvu karibu na cuvette husababisha mkusanyiko wa mionzi ya mwanga katika eneo hili, iliyoonyeshwa schematically katika sehemu za msalaba na katika Mtini. 185, na hii inasababisha ongezeko zaidi. Hatimaye, sehemu ya msalaba yenye ufanisi ya boriti ya mwanga inayopita katikati isiyo ya mstari imepunguzwa kwa kiasi kikubwa. Mwangaza hupitia chaneli nyembamba yenye faharasa ya juu ya kuakisi. Kwa hivyo, boriti ya laser ya mionzi imepunguzwa, na kati isiyo ya kawaida, chini ya ushawishi wa mionzi kali, hufanya kama lens ya kukusanya. Jambo hili linaitwa kujitegemea. Inaweza kuzingatiwa, kwa mfano, katika nitrobenzene ya kioevu.

Mchele. 185. Usambazaji wa kiwango cha mionzi na index ya refractive juu ya sehemu ya msalaba wa boriti ya laser ya mionzi kwenye mlango wa cuvette (a), karibu na mwisho wa pembejeo (), katikati (), karibu na mwisho wa pato la cuvette () )

Uamuzi wa faharisi ya refractive ya yabisi uwazi

Na vinywaji

Vifaa na vifaa: darubini yenye chujio cha mwanga, sahani ya ndege-sambamba na alama AB kwa namna ya msalaba; brand refractometer "RL"; seti ya vinywaji.

Kusudi la kazi: kuamua fahirisi za refractive za glasi na vinywaji.

Kuamua index ya refractive ya kioo kwa kutumia darubini

Kuamua index ya refractive ya imara ya uwazi, sahani ya ndege-sambamba iliyofanywa kwa nyenzo hii yenye alama hutumiwa.

Alama ina scratches mbili za perpendicular pande zote, moja ambayo (A) hutumiwa chini, na ya pili (B) inatumika kwenye uso wa juu wa sahani. Sahani inaangazwa na mwanga wa monochromatic na kutazamwa kupitia darubini. Washa
mchele. Mchoro 4.7 unaonyesha sehemu ya msalaba ya sahani inayochunguzwa na ndege ya wima.

Miale AD na AE, baada ya kinzani kwenye kiolesura cha glasi-hewa, husafiri kuelekea DD1 na EE1 na kuingia kwenye lenzi ya hadubini.

Mtazamaji ambaye anaangalia sahani kutoka juu anaona hatua A kwenye makutano ya kuendelea kwa mionzi DD1 na EE1, i.e. kwa uhakika C.

Kwa hivyo, hatua A inaonekana kwa mwangalizi kuwa iko kwenye hatua C. Hebu tupate uhusiano kati ya index ya refractive n ya nyenzo za sahani, unene d na unene wa dhahiri d1 wa sahani.

4.7 ni wazi kwamba VD = VСtgi, BD = АВtgr, imetoka wapi

tgi/tgr = AB/BC,

ambapo AB = d - unene wa sahani; BC = d1 unene unaoonekana wa sahani.

Ikiwa pembe i na r ni ndogo, basi

Sini/Sinr = tgi/tgr, (4.5)

hizo. Sini/Sinr = d/d1.

Kuzingatia sheria ya refraction mwanga, sisi kupata

Kipimo cha d/d1 kinafanywa kwa kutumia darubini.

Muundo wa macho wa darubini una mifumo miwili: mfumo wa uchunguzi, unaojumuisha lenzi na kichungi cha macho kilichowekwa kwenye bomba, na mfumo wa taa, unaojumuisha kioo na kichungi kinachoweza kutolewa. Picha inalenga kwa kuzungusha vipini vilivyo kwenye pande zote mbili za bomba.

Disk yenye kiwango cha kupiga simu imewekwa kwenye mhimili wa kushughulikia kulia.

Usomaji b kando ya piga inayohusiana na pointer iliyowekwa huamua umbali h kutoka kwa lenzi hadi hatua ya darubini:

Mgawo wa k unaonyesha ni urefu gani bomba la hadubini husogea wakati mpini unapozungushwa 1°.

Kipenyo cha lenzi katika usanidi huu ni kidogo ikilinganishwa na umbali h, kwa hivyo miale iliyokithiri inayoingia kwenye lenzi huunda pembe ndogo i na mhimili wa macho wa darubini.

Pembe ya refraction r ya mwanga katika sahani ni chini ya angle i, i.e. pia ni ndogo, ambayo inalingana na hali (4.5).

Utaratibu wa kazi

1. Weka sahani kwenye hatua ya darubini ili sehemu ya makutano ya mistari A na B (ona Mtini.

Kielezo cha refractive

4.7) alikuwa akionekana.

2. Zungusha kushughulikia kwa utaratibu wa kuinua ili kuinua tube kwenye nafasi ya juu.

3. Kuangalia kwa jicho, zungusha mpini ili kupunguza bomba la darubini vizuri hadi picha ya wazi ya mwanzo B iliyotumiwa kwenye uso wa juu wa sahani inaonekana kwenye uwanja wa mtazamo. Rekodi usomaji wa b1 wa kiungo, ambacho ni sawia na umbali h1 kutoka kwa lenzi ya darubini hadi ukingo wa juu wa sahani: h1 = kb1 (Mtini.

4. Endelea kupunguza bomba vizuri hadi upate picha ya wazi ya mwanzo A, ambayo inaonekana kwa mwangalizi iko kwenye uhakika C. Rekodi usomaji mpya wa b2 wa piga. Umbali h1 kutoka kwa lenzi hadi sehemu ya juu ya bati ni sawia na b2:
h2 = kb2 (Mchoro 4.8, b).

Umbali kutoka kwa pointi B na C hadi kwenye lenzi ni sawa, kwani mtazamaji anawaona kwa usawa.

Uhamisho wa bomba h1-h2 ni sawa na unene wa sahani (Mtini.

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

5. Pima unene wa sahani d kwenye makutano ya viboko. Ili kufanya hivyo, weka sahani ya glasi ya msaidizi 2 chini ya sahani 1 chini ya utafiti (Mchoro 4.9) na kupunguza bomba la microscope mpaka lens (nyepesi) inagusa sahani chini ya utafiti. Kumbuka dalili ya piga a1. Ondoa sahani inayochunguzwa na ushushe mirija ya hadubini hadi lenzi iguse bamba 2.

Kumbuka kusoma a2.

Kisha lenzi ya darubini itapungua hadi urefu sawa na unene wa sahani chini ya utafiti, i.e.

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

6. Piga hesabu index ya refractive ya nyenzo za sahani kwa kutumia fomula

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

7. Rudia vipimo vyote hapo juu mara 3 - 5, uhesabu thamani ya wastani n, makosa kamili na jamaa rn na rn/n.

Uamuzi wa index ya refractive ya vinywaji kwa kutumia refractometer

Vyombo vinavyotumiwa kuamua fahirisi za refractive huitwa refractometers.

Mtazamo wa jumla na muundo wa macho wa refractometer ya RL huonyeshwa kwenye Mtini. 4.10 na 4.11.

Kupima fahirisi ya kuakisi ya vimiminika kwa kutumia kirefraktomita ya RL kunatokana na hali ya kinzani ya mwanga kupita kwenye kiolesura kati ya midia mbili yenye fahirisi tofauti za kuakisi.

Mwangaza wa mwanga (Mtini.

4.11) kutoka kwa chanzo 1 (taa ya incandescent au mwanga wa mchana) kwa msaada wa kioo 2 inaelekezwa kupitia dirisha kwenye mwili wa kifaa hadi prism mbili inayojumuisha prisms 3 na 4, ambayo imeundwa kwa kioo na index ya refractive ya 1.540 .

Uso AA wa prism ya juu ya taa 3 (Mtini.

4.12, a) matte na hutumikia kuangaza kioevu na mwanga uliotawanyika, iliyowekwa kwenye safu nyembamba katika pengo kati ya prisms 3 na 4. Mwanga uliotawanyika na uso wa matte 3 hupitia safu ya ndege-sambamba ya kioevu chini ya utafiti na huanguka. juu ya uso wa diagonal BB ya prism ya chini 4 chini ya tofauti
pembe i kuanzia sifuri hadi 90°.

Ili kuepuka uzushi wa kutafakari jumla ya ndani ya mwanga juu ya uso wa kulipuka, index ya refractive ya kioevu chini ya utafiti lazima iwe chini ya index ya refractive ya kioo cha prism 4, i.e.

chini ya 1.540.

Mwale wa mwanga ambao angle ya matukio ni 90 ° inaitwa malisho.

Boriti inayoteleza, iliyorudishwa kwenye kiolesura cha glasi-kioevu, itasafiri kwa mche 4 kwenye pembe ya juu zaidi ya kinzani. r pr< 90о.

Kinyume cha mionzi ya kuruka kwenye hatua D (ona Mtini. 4.12, a) inatii sheria.

nst/nl = sinipr/sinrpr (4.11)

au nf = nst sinrpr, (4.12)

tangu sinip = 1.

Juu ya uso BC wa prism 4, re-refraction ya mionzi ya mwanga hutokea na kisha

Sini¢ pr/sinr¢ pr = 1/ nst, (4.13)

r¢pr+i¢pr = i¢pr =a , (4.14)

ambapo a ni miale inayorudisha nyuma ya prism 4.

Kwa kutatua kwa pamoja mfumo wa milinganyo (4.12), (4.13), (4.14), tunaweza kupata fomula inayohusiana na faharasa ya refractive nj ya kioevu kinachochunguzwa na pembe ya kikomo ya kinzani r'pr ya boriti inayojitokeza kutoka kwa prism. 4:

Ikiwa darubini imewekwa kwenye njia ya mionzi inayotoka kwenye prism 4, basi sehemu ya chini ya uwanja wake wa mtazamo itaangazwa, na sehemu ya juu itakuwa giza. Kiolesura kati ya uga wa mwanga na giza huundwa na miale yenye kikwazo cha pembe ya mwonekano r¢ pr. Hakuna miale iliyo na pembe ya kinzani ndogo kuliko r¢ pr katika mfumo huu (Mtini.

Kwa hivyo, thamani ya r¢ pr na nafasi ya mpaka wa chiaroscuro hutegemea tu faharasa ya refractive nf ya kioevu kinachochunguzwa, kwani nst na a ni maadili ya mara kwa mara kwenye kifaa hiki.

Kujua nst, a na r¢ pr, unaweza kukokotoa nl kwa kutumia fomula (4.15). Kwa mazoezi, fomula (4.15) hutumiwa kurekebisha kiwango cha refractometer.

Kwa kiwango cha 9 (tazama.

mchele. 4.11) upande wa kushoto ni maadili ya faharisi ya refractive kwa ld = 5893 Å. Mbele ya macho 10 - 11 kuna sahani 8 na alama (—-).

Kwa kusonga macho ya macho pamoja na sahani 8 pamoja na kiwango, inawezekana kupatanisha alama na kiolesura kati ya maeneo ya giza na mwanga.

Mgawanyiko wa kiwango cha 9 kilichohitimu, sanjari na alama, unatoa thamani ya faharisi ya refractive nl ya kioevu kinachosomwa. Lenzi 6 na eyepiece 10 - 11 huunda darubini.

Mzunguko wa prism 7 hubadilisha mwendo wa boriti, kuielekeza kwenye kijicho.

Kutokana na utawanyiko wa kioo na kioevu chini ya utafiti, badala ya mpaka wazi kati ya mashamba ya giza na mwanga, wakati unazingatiwa katika mwanga mweupe, mstari wa upinde wa mvua hupatikana. Ili kuondokana na athari hii, compensator 5 hutumiwa, imewekwa mbele ya lens ya darubini. Sehemu kuu ya compensator ni prism, ambayo ni glued pamoja kutoka prisms tatu na inaweza kuzunguka jamaa na mhimili wa darubini.

Pembe za refractive za prism na nyenzo zao huchaguliwa ili mwanga wa njano na wavelength lд =5893 Å hupitia kwao bila refraction. Ikiwa prism ya fidia imewekwa kwenye njia ya mionzi ya rangi ili utawanyiko wake uwe sawa kwa ukubwa, lakini kinyume na ishara kwa utawanyiko wa prism ya kupima na kioevu, basi utawanyiko wa jumla utakuwa sifuri. Katika kesi hii, boriti ya mionzi ya mwanga itakusanywa kwenye boriti nyeupe, mwelekeo ambao unafanana na mwelekeo wa boriti ya njano inayopunguza.

Kwa hivyo, wakati prism ya fidia inapozungushwa, rangi ya rangi huondolewa. Pamoja na prism 5, piga mtawanyiko 12 huzunguka kuhusiana na pointer stationary (ona Mtini. 4.10). Pembe ya mzunguko Z ya kiungo huruhusu mtu kuhukumu thamani ya mtawanyiko wa wastani wa kioevu kinachochunguzwa.

Kiwango cha kupiga simu lazima kihitimu. Ratiba imejumuishwa na usakinishaji.

Utaratibu wa kazi

1. Pandisha prism 3, weka matone 2-3 ya kioevu cha mtihani kwenye uso wa prism 4 na prism ya chini 3 (ona Mchoro 4.10).

3. Kutumia lengo la ocular, kufikia picha kali ya kiwango na kiolesura kati ya nyanja za mtazamo.

4. Kwa kuzunguka kushughulikia 12 ya fidia 5, kuharibu rangi ya interface kati ya mashamba ya kuona.

Kusonga jicho kwenye mizani, panga alama (—-) na mpaka wa sehemu za giza na nyepesi na uandike thamani ya kiashiria kioevu.

6. Chunguza seti iliyopendekezwa ya vimiminika na utathmini hitilafu ya kipimo.

7. Baada ya kila kipimo, futa uso wa prisms na karatasi ya chujio iliyowekwa kwenye maji yaliyotengenezwa.

Maswali ya usalama

Chaguo 1

Bainisha fahirisi kamili na linganifu za refractive za kati.

2. Chora njia ya miale kwenye kiolesura kati ya midia mbili (n2> n1, na n2< n1).

3. Pata uhusiano unaohusiana na faharasa refractive n na unene d na unene dhahiri d¢ ya sahani.

4. Kazi. Pembe ya kikomo ya kutafakari kwa ndani kwa dutu fulani ni 30 °.

Tafuta fahirisi ya refractive ya dutu hii.

Jibu: n =2.

Chaguo la 2

1. Ni jambo gani la kutafakari kwa ndani kwa jumla?

2. Eleza muundo na kanuni ya uendeshaji wa refractometer RL-2.

3. Eleza jukumu la compensator katika refractometer.

4. Kazi. Balbu nyepesi hupunguzwa kutoka katikati ya rafu ya pande zote hadi kina cha m 10. Pata radius ya chini ya raft, wakati hakuna ray moja kutoka kwa balbu inapaswa kufikia uso.

Jibu: R = 11.3 m.

KIELEKEZO KIREFU, au KIELEKEZO KIREFU, ni nambari dhahania inayoonyesha nguvu ya kuangazia ya kati inayoonyesha uwazi. Faharasa ya kuakisi inaonyeshwa na herufi ya Kilatini π na inafafanuliwa kama uwiano wa sine ya pembe ya tukio na sine ya pembe ya kinzani ya miale inayoingia katikati iliyopewa uwazi kutoka kwa utupu:

n = dhambi α/sin β = const au kama uwiano wa kasi ya mwanga katika utupu na kasi ya mwanga katika hali fulani ya uwazi: n = c/νλ kutoka utupu hadi katikati fulani ya uwazi.

Fahirisi ya refractive inachukuliwa kuwa kipimo cha wiani wa macho wa kati

Fahirisi ya refractive iliyoamuliwa kwa njia hii inaitwa fahirisi kamili ya kinzani, tofauti na ile inayoitwa jamaa.

e. inaonyesha ni mara ngapi kasi ya uenezi wa mwanga hupungua wakati fahirisi yake ya refractive inabadilika, ambayo imedhamiriwa na uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani wakati boriti inapita kutoka katikati ya tukio. msongamano mmoja hadi katikati ya msongamano mwingine. Fahirisi ya refractive ya jamaa ni sawa na uwiano wa fahirisi za refractive kabisa: n = n2/n1, ambapo n1 na n2 ni fahirisi za kinzani kabisa za media ya kwanza na ya pili.

Fahirisi kamili ya kuakisi ya miili yote - kigumu, kioevu na gesi - ni kubwa kuliko umoja na ni kati ya 1 hadi 2, ikizidi thamani ya 2 tu. katika matukio machache.

Fahirisi ya refractive inategemea sifa zote za kati na urefu wa wimbi la mwanga na huongezeka kwa kupungua kwa urefu wa wimbi.

Kwa hivyo, faharisi imepewa herufi p, ikionyesha ni urefu gani wa kiashiria.

KIELEKEZO KIREFU

Kwa mfano, kwa kioo cha TF-1 index ya refractive katika sehemu nyekundu ya wigo ni nC = 1.64210, na katika sehemu ya violet nG' = 1.67298.

Fahirisi za refractive za baadhi ya miili ya uwazi

Hewa - 1.000292

Maji - 1,334

Etha - 1,358

Pombe ya ethyl - 1.363

Glycerin - 1,473

Kioo cha kikaboni (plexiglass) - 1, 49

Benzene - 1.503

(Kioo cha taji - 1.5163

Fir (Kanada), zeri 1.54

Taji nzito ya glasi - 1, 61 26

Kioo cha Flint - 1.6164

Disulfidi ya kaboni - 1.629

Mwanga mzito wa glasi - 1, 64 75

Monobromonaphthalene - 1.66

Kioo ndio mwamba mzito zaidi - 1.92

Almasi - 2.42

Tofauti katika ripoti ya refractive kwa sehemu tofauti za wigo ni sababu ya chromatism, i.e.

mtengano mwanga mweupe, wakati wa kupitia sehemu za refractive - lenses, prisms, nk.

Kazi ya maabara nambari 41

Uamuzi wa index ya refractive ya vinywaji kwa kutumia refractometer

Kusudi la kazi: uamuzi wa faharisi ya refractive ya vinywaji kwa njia ya tafakari ya ndani kwa kutumia kinzani. IRF-454B; utafiti wa utegemezi wa faharisi ya refractive ya suluhisho kwenye mkusanyiko wake.

Maelezo ya ufungaji

Wakati mwanga usio wa monochromatic umerudishwa, hutengana katika rangi za vipengele vyake kwenye wigo.

Jambo hili linatokana na utegemezi wa fahirisi ya refractive ya dutu kwenye mzunguko (wavelength) ya mwanga na inaitwa utawanyiko wa mwanga.

Ni kawaida kuashiria nguvu ya refractive ya kati na faharisi ya refractive kwenye urefu wa wimbi λ = 589.3 nm (wastani wa urefu wa mistari miwili ya njano iliyo karibu katika wigo wa mvuke wa sodiamu).

60. Ni njia gani za kuamua mkusanyiko wa vitu katika suluhisho hutumiwa katika uchambuzi wa ngozi ya atomiki?

Kielezo hiki cha refractive kimeteuliwa nD.

Kipimo cha mtawanyiko ni mtawanyiko wa wastani, unaofafanuliwa kama tofauti ( nF-nC), wapi nF- fahirisi ya refractive ya dutu katika urefu wa wimbi λ = 486.1 nm (mstari wa bluu kwenye wigo wa hidrojeni), nC- fahirisi ya refractive ya dutu λ - 656.3 nm (mstari mwekundu katika wigo wa hidrojeni).

Kinyume cha dutu kinaonyeshwa na thamani ya mtawanyiko wa jamaa:
Vitabu vya marejeleo kawaida hutoa usawa wa mtawanyiko wa jamaa, i.e.

e.
, wapi - mgawo wa mtawanyiko, au nambari ya Abbe.

Ufungaji wa kuamua index ya refractive ya vinywaji ina refractometer IRF-454B na mipaka ya kipimo cha kiashiria; kinzani nD katika safu kutoka 1.2 hadi 1.7; kioevu cha mtihani, napkins za kuifuta nyuso za prisms.

Refractometer IRF-454B ni chombo kilichoundwa kupima moja kwa moja fahirisi ya refractive ya vimiminika, na pia kuamua mtawanyiko wa wastani wa vimiminika katika hali ya maabara.

Kanuni ya uendeshaji wa kifaa IRF-454B kulingana na uzushi wa kutafakari kwa ndani kwa jumla ya mwanga.

Mchoro wa mpangilio wa kifaa unaonyeshwa kwenye Mtini. 1.

Kioevu kitakachojaribiwa kinawekwa kati ya nyuso mbili za prism 1 na 2. Prism 2 yenye makali yaliyopigwa vizuri. AB ni kupima, na prism 1 yenye makali ya matte A1 KATIKA1 - taa. Mionzi kutoka kwa chanzo nyepesi huanguka kwenye ukingo A1 NA1 , refract, kuanguka juu ya uso wa matte A1 KATIKA1 na wametawanyika na uso huu.

Kisha hupitia safu ya kioevu chini ya utafiti na kufikia uso. AB mche 2.

Kwa mujibu wa sheria ya refraction
, Wapi
Na ni pembe za refraction ya mionzi katika kioevu na prism, kwa mtiririko huo.

Kadiri angle ya matukio inavyoongezeka
pembe ya kinzani pia huongezeka na kufikia thamani yake ya juu
, Wakati
, T.

e. wakati boriti katika kioevu inateleza juu ya uso AB. Kwa hivyo,
. Kwa hivyo, mionzi inayojitokeza kutoka kwa prism 2 ni mdogo kwa pembe fulani
.

Miale inayotoka kwenye kioevu hadi kwenye prism 2 kwenye pembe kubwa huakisi ndani kwa jumla kwenye kiolesura AB na usipite kwenye prism.

Kifaa kinachohusika huchunguza vinywaji, index ya refractive ambayo ni chini ya fahirisi ya refractive prism 2, kwa hivyo, miale ya pande zote iliyokataliwa kwenye mpaka wa kioevu na glasi itaingia kwenye prism.

Kwa wazi, sehemu ya prism inayolingana na miale ambayo haikupitia itatiwa giza. Kupitia darubini 4, iliyoko kwenye njia ya mionzi inayotoka kwenye prism, mtu anaweza kuchunguza mgawanyiko wa uwanja wa mtazamo katika sehemu za mwanga na giza.

Kwa kuzungusha mfumo wa prisms 1-2, interface kati ya uwanja wa mwanga na giza inalingana na msalaba wa nyuzi za macho ya darubini. Mfumo wa prisms 1-2 umeunganishwa kwa kiwango, ambacho kinahesabiwa kwa maadili ya index ya refractive.

Kiwango iko katika sehemu ya chini ya uwanja wa mtazamo wa bomba na, wakati wa kuchanganya sehemu ya uwanja wa maoni na msalaba wa nyuzi, inatoa dhamana inayolingana ya faharisi ya kinzani ya kioevu. .

Kwa sababu ya utawanyiko, kiolesura cha uwanja wa mtazamo katika mwanga mweupe kitakuwa na rangi. Ili kuondokana na rangi, na pia kuamua utawanyiko wa wastani wa dutu ya mtihani, compensator 3 hutumiwa, yenye mifumo miwili ya prisms ya maono ya moja kwa moja ya glued (Amichi prisms).

Miche inaweza kuzungushwa kwa wakati mmoja pande tofauti kutumia kifaa sahihi cha mitambo ya rotary, na hivyo kubadilisha utawanyiko mwenyewe wa fidia na kuondokana na rangi ya mpaka wa uwanja wa mtazamo unaozingatiwa kupitia mfumo wa macho 4. Ngoma yenye kiwango imeunganishwa na fidia, ambayo parameter ya utawanyiko. imedhamiriwa, kuruhusu mtu kukokotoa wastani wa mtawanyiko wa dutu hii.

Utaratibu wa kazi

Kurekebisha kifaa ili mwanga kutoka kwa chanzo (taa ya incandescent) iingie kwenye prism ya taa na kuangaza uwanja wa mtazamo sawasawa.

2. Fungua prism ya kupimia.

Kutumia fimbo ya kioo, tumia matone machache ya maji kwenye uso wake na uifunge kwa makini prism. Pengo kati ya prisms lazima lijazwe sawasawa na safu nyembamba ya maji (lipa kipaumbele maalum kwa hili).

Kutumia screw ya kifaa na kiwango, kuondokana na rangi ya uwanja wa mtazamo na kupata mpaka mkali kati ya mwanga na kivuli. Ilinganishe, ukitumia skrubu nyingine, na msalaba wa marejeleo wa kifaa cha jicho. Amua faharisi ya kuakisi ya maji kwa kutumia mizani ya macho na usahihi wa elfu.

Linganisha matokeo yaliyopatikana na data ya kumbukumbu ya maji. Ikiwa tofauti kati ya ripoti ya refractive iliyopimwa na meza moja haizidi ± 0.001, basi kipimo kilifanyika kwa usahihi.

Jukumu la 1

1. Tayarisha suluhisho la chumvi ya meza ( NaCl) yenye mkusanyiko karibu na kikomo cha umumunyifu (kwa mfano, C = 200 g/lita).

Pima index ya refractive ya suluhisho linalosababisha.

3. Kwa kuondokana na ufumbuzi idadi kamili ya nyakati, pata utegemezi wa kiashiria; kinzani juu ya mkusanyiko wa suluhisho na ujaze meza. 1.

Jedwali 1

Zoezi. Jinsi ya kupata mkusanyiko wa suluhisho sawa na 3/4 ya kiwango cha juu (ya awali) tu kwa dilution?

Tengeneza grafu ya utegemezi n=n(C). Usindikaji zaidi wa data ya majaribio unafanywa kama ilivyoelekezwa na mwalimu.

Usindikaji wa data ya majaribio

a) Mbinu ya picha

Amua kutoka kwa grafu mteremko KATIKA, ambayo, chini ya hali ya majaribio, itakuwa na sifa ya solute na kutengenezea.

2. Kuamua mkusanyiko wa suluhisho kwa kutumia grafu NaCl iliyotolewa na msaidizi wa maabara.

b) Mbinu ya uchambuzi

Hesabu kwa kutumia mbinu ya angalau miraba A, KATIKA Na SB.

Kulingana na maadili yaliyopatikana A Na KATIKA kuamua wastani
mkusanyiko wa suluhisho NaCl iliyotolewa na msaidizi wa maabara

Maswali ya usalama

Mtawanyiko wa mwanga. Kuna tofauti gani kati ya utawanyiko wa kawaida na utawanyiko usio wa kawaida?

2. Je, ni jambo gani la kutafakari kwa ndani kwa jumla?

3. Kwa nini usanidi huu hauwezi kupima fahirisi ya refractive ya kioevu kikubwa kuliko fahirisi ya refractive ya prism?

4. Kwa nini uso wa prism A1 KATIKA1 wanaifanya matte?

Uharibifu, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Njia ya kutathmini kiwango cha uharibifu wa akili! vipengele vinavyopimwa na jaribio la Wechsler-Bellevue. Faharasa inatokana na uchunguzi kwamba baadhi ya uwezo unaopimwa na jaribio hupungua kulingana na umri, lakini zingine hazipunguki.

Kielezo

Encyclopedia ya kisaikolojia

- index, rejista ya majina, vyeo, ​​nk Katika saikolojia - kiashiria cha digital kwa tathmini ya kiasi, tabia ya matukio.

Fahirisi ya refractive ya dutu inategemea nini?

Kielezo

Encyclopedia ya kisaikolojia

1. Maana ya jumla zaidi: kitu chochote kinachotumiwa kutia alama, kutambua au kuelekeza; dalili, maandishi, ishara au alama. 2. Fomula au nambari, mara nyingi huonyeshwa kama mgawo, inayoonyesha uhusiano fulani kati ya thamani au vipimo au kati...

Ujamaa, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Sifa inayoonyesha ujamaa wa mtu. Sosholojia, kwa mfano, hutoa, kati ya hatua zingine, tathmini ya ujamaa wa washiriki tofauti wa kikundi.

Uchaguzi, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Fomula ya kukadiria uwezo wa jaribio fulani au kipengee cha jaribio katika kuwabagua watu kutoka kwa kila mmoja.

Kuegemea, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Takwimu ambayo hutoa makadirio ya uwiano kati ya thamani halisi zilizopatikana kutoka kwa jaribio na thamani sahihi za kinadharia.

Faharasa hii imetolewa kama thamani ya r, ambapo r ni mgawo wa kuaminika uliokokotolewa.

Utabiri wa Utendaji, Kielezo

Encyclopedia ya kisaikolojia

Kipimo cha kiwango ambacho ujuzi kuhusu kigezo kimoja unaweza kutumika kufanya utabiri kuhusu kigezo kingine, ikizingatiwa kwamba uwiano kati ya vigeu hivyo unajulikana. Kawaida katika fomu ya mfano hii inaonyeshwa kama E, faharisi inawakilishwa kama 1 -((...

Maneno, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Neno la jumla kwa marudio yoyote ya utaratibu ya kutokea kwa maneno katika lugha iliyoandikwa na/au inayozungumzwa.

Mara nyingi fahirisi hizo ni mdogo kwa maeneo maalum ya lugha, kwa mfano, vitabu vya darasa la kwanza, mwingiliano wa mzazi na mtoto. Walakini, makadirio yanajulikana ...

Miundo ya Mwili, Index

Encyclopedia ya kisaikolojia

Kipimo cha mwili kilichopendekezwa cha Eysenck kulingana na uwiano wa urefu na mduara wa kifua.

Wale ambao alama zao zilikuwa katika safu ya "kawaida" ziliitwa mesomorphs, zile zilizo ndani ya mkengeuko wa kawaida au juu ya wastani ziliitwa leptomorphs, na zile zilizo katika mchepuko wa kawaida au...

KWA MUHADHARA Na. 24

"NJIA ZA VYOMBO VYA UCHAMBUZI"

REFRACTOMETRI.

Fasihi:

1. V.D. Ponomarev "Kemia ya Uchambuzi" 1983 246-251

2. A.A. Ishchenko "Analytical Chemistry" 2004 uk. 181-184

REFRACTOMETRI.

Refractometry ni mojawapo ya mbinu rahisi zaidi za kimwili za uchambuzi kwa kutumia kiwango cha chini cha uchambuzi na unafanywa kwa muda mfupi sana.

Refractometry- njia kulingana na uzushi wa refraction au refraction i.e.

kubadilisha mwelekeo wa uenezi wa mwanga wakati wa kupita kutoka kati hadi nyingine.

Refraction, pamoja na ngozi ya mwanga, ni matokeo ya mwingiliano wake na kati.

Neno refractometry linamaanisha kipimo refraction ya mwanga, ambayo inakadiriwa na thamani ya refractive index.

Thamani ya faharasa ya kutofautisha n inategemea

1) juu ya muundo wa dutu na mifumo,

2) kutoka kwa ukweli katika umakini gani na ni molekuli gani mwanga wa mwanga hukutana kwenye njia yake, kwa sababu

molekuli zilizo wazi kwa mwanga vitu mbalimbali polarized tofauti. Ni juu ya utegemezi huu kwamba njia ya refractometric inategemea.

Njia hii ina faida kadhaa, kama matokeo ambayo imepata matumizi mengi katika utafiti wa kemikali na katika udhibiti wa michakato ya kiteknolojia.

1) Kupima indexes refractive ni mchakato rahisi sana ambao unafanywa kwa usahihi na kwa muda mdogo na kiasi cha dutu.

2) Kwa kawaida, refractometers hutoa usahihi wa hadi 10% katika kuamua index ya refractive ya mwanga na maudhui ya mchambuzi.

Njia ya refractometry hutumiwa kudhibiti uhalisi na usafi, kutambua vitu vya mtu binafsi, na kuamua muundo wa misombo ya kikaboni na isokaboni wakati wa kujifunza ufumbuzi.

Refractometry hutumiwa kuamua utungaji wa ufumbuzi wa vipengele viwili na kwa mifumo ya ternary.

Msingi wa kimwili wa mbinu

KIELEKEZO KIREFU.

Tofauti kubwa zaidi katika kasi ya uenezi wa nuru katika hizo mbili, ndivyo kupotoka kwa mionzi ya mwanga kutoka kwa mwelekeo wake wa awali wakati inapita kutoka katikati hadi nyingine.

mazingira haya.

Wacha tuzingatie urejesho wa mwangaza kwenye mpaka wa vyombo vyovyote viwili vya uwazi vya I na II (Tazama.

Mchele.). Wacha tukubaliane kwamba kati II ina nguvu kubwa ya kuakisi na, kwa hivyo, n1 Na n2- inaonyesha kinzani ya media inayolingana. Ikiwa kati mimi sio utupu au hewa, basi uwiano wa angle ya dhambi ya matukio ya mwanga wa mwanga kwa pembe ya dhambi ya refraction itatoa thamani ya index ya jamaa ya refractive n rel. Thamani n rel.

Je! ni faharisi ya refractive ya glasi? Na unahitaji kujua wakati gani?

pia inaweza kufafanuliwa kama uwiano wa fahirisi za refractive za vyombo vya habari vinavyozingatiwa.

notrel. = —— = -

Thamani ya faharisi ya refractive inategemea

1) asili ya vitu

Hali ya dutu katika kesi hii imedhamiriwa na kiwango cha ulemavu wa molekuli zake chini ya ushawishi wa mwanga - kiwango cha polarizability.

Uwezekano mkubwa zaidi, ndivyo nguvu ya kinzani ya mwanga.

2)urefu wa wimbi la mwanga wa tukio

Upimaji wa index ya refractive unafanywa kwa urefu wa mwanga wa 589.3 nm (mstari D wa wigo wa sodiamu).

Utegemezi wa fahirisi ya refractive kwenye urefu wa wimbi la mwanga huitwa utawanyiko.

Kadiri urefu wa mawimbi unavyopungua, ndivyo kinzani zaidi. Kwa hiyo, mionzi ya wavelengths tofauti hupunguzwa tofauti.

3)joto , ambapo kipimo kinafanywa. Sharti la kubainisha faharasa ya refractive ni kufuata utawala wa joto. Kawaida uamuzi unafanywa kwa 20±0.30C.

Wakati joto linapoongezeka, index ya refractive inapungua kama joto linapungua, huongezeka..

Marekebisho ya athari za joto huhesabiwa kwa kutumia fomula ifuatayo:

nt=n20+ (20-t) 0.0002, wapi

nt - Kwaheri index ya refractive kwa joto fulani,

n20-refractive index katika 200C

Ushawishi wa hali ya joto juu ya maadili ya fahirisi za refractive za gesi na vinywaji huhusishwa na maadili ya mgawo wao wa upanuzi wa volumetric.

Kiasi cha gesi zote na vinywaji huongezeka wakati wa joto, wiani hupungua na, kwa hiyo, kiashiria hupungua.

Fahirisi ya refractive iliyopimwa kwa 200C na urefu wa mwanga wa 589.3 nm huteuliwa na faharisi. nD20

Utegemezi wa faharisi ya refractive ya mfumo wa sehemu mbili wa homogeneous kwenye hali yake imeanzishwa kwa majaribio kwa kuamua faharisi ya refractive kwa idadi ya mifumo ya kawaida (kwa mfano, suluhisho), yaliyomo kwenye vifaa ambavyo vinajulikana.

4) mkusanyiko wa dutu katika suluhisho.

Kwa miyeyusho mingi ya maji ya dutu, fahirisi za refractive katika viwango tofauti na viwango vya joto hupimwa kwa uhakika, na katika kesi hizi vitabu vya kumbukumbu vinaweza kutumika. meza za refractometric.

Mazoezi inaonyesha kwamba wakati maudhui ya dutu iliyoyeyushwa hayazidi 10-20%, pamoja na njia ya picha, katika hali nyingi inawezekana kutumia. mlinganyo wa mstari aina:

n=hapana+FC,

n- index ya refractive ya suluhisho,

hapana ni faharisi ya kuakisi ya kutengenezea safi,

C- mkusanyiko wa dutu iliyoyeyushwa,%

F-mgawo wa nguvu, ambao thamani yake hupatikana

kwa kuamua fahirisi za refractive za suluhu za ukolezi unaojulikana.

REFRACTOMTERS.

Refractometers ni vyombo vinavyotumiwa kupima index ya refractive.

Kuna aina 2 za vifaa hivi: aina ya Abbe na Pulfrich refractometer. Katika visa vyote viwili, vipimo vinategemea kuamua pembe ya juu ya kinzani. Katika mazoezi, refractometers ya mifumo mbalimbali hutumiwa: maabara-RL, RL zima, nk.

Fahirisi ya kuakisi ya maji yaliyotiwa maji ni n0 = 1.33299, lakini kwa mazoezi kiashiria hiki kinachukuliwa kama kumbukumbu kama n0. =1,333.

Kanuni ya uendeshaji wa refractometers inategemea kuamua index ya refractive kwa njia ya pembe ya kupunguza (pembe ya kutafakari jumla ya mwanga).

Refractometer ya kushika mkono

Abbe refractometer

Sheria za fizikia zina jukumu muhimu sana wakati wa kufanya mahesabu kupanga mkakati maalum wa uzalishaji wa bidhaa yoyote au wakati wa kuchora mradi wa ujenzi wa miundo kwa madhumuni mbalimbali. Kiasi kikubwa kinahesabiwa, hivyo vipimo na mahesabu hufanywa kabla ya kazi ya kupanga kuanza. Kwa mfano, fahirisi ya refractive ya kioo ni sawa na uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani.

Kwa hiyo kwanza kuna mchakato wa kupima pembe, basi sine yao imehesabiwa, na kisha tu thamani inayotakiwa inaweza kupatikana. Licha ya kupatikana kwa data ya jedwali, inafaa kufanya mahesabu ya ziada kila wakati, kwani vitabu vya kumbukumbu mara nyingi hutumia hali bora ambazo zinaweza kupatikana katika maisha halisi karibu haiwezekani. Kwa hiyo, kwa kweli, kiashiria kitatofautiana na meza, na katika hali fulani hii ni ya umuhimu wa msingi.

Kiashiria kabisa

Fahirisi kabisa ya refractive inategemea aina ya glasi, kwani katika mazoezi kuna kiasi kikubwa chaguzi ambazo hutofautiana katika muundo na kiwango cha uwazi. Kwa wastani ni 1.5 na hubadilika karibu na thamani hii kwa 0.2 katika mwelekeo mmoja au mwingine. Katika hali nadra, kunaweza kuwa na kupotoka kutoka kwa takwimu hii.

Tena, ikiwa kiashiria sahihi ni muhimu, basi vipimo vya ziada haviwezi kuepukwa. Lakini pia haitoi matokeo ya kuaminika ya 100%, kwani thamani ya mwisho itaathiriwa na nafasi ya jua angani na uwingu siku ya kipimo. Kwa bahati nzuri, katika 99.99% ya kesi inatosha kujua tu kwamba faharisi ya refractive ya nyenzo kama glasi ni kubwa kuliko moja na chini ya mbili, na sehemu zingine zote za kumi na mia hazijalishi.

Kwenye vikao vinavyosaidia kutatua matatizo ya fizikia, swali mara nyingi huja: ni index gani ya refractive ya kioo na almasi? Watu wengi wanafikiri kwamba kwa kuwa vitu hivi viwili vinafanana kwa kuonekana, basi mali zao zinapaswa kuwa takriban sawa. Lakini hii ni dhana potofu.

Refraction ya juu ya kioo itakuwa karibu 1.7, wakati kwa almasi kiashiria hiki kinafikia 2.42. Imetolewa vito ni mojawapo ya vifaa vichache duniani ambavyo index ya refractive inazidi 2. Hii ni kutokana na muundo wake wa fuwele na kiwango cha juu cha kutawanya kwa miale ya mwanga. Kata ina jukumu ndogo katika mabadiliko katika thamani ya meza.

Kiashiria cha jamaa

Kiashiria cha jamaa cha mazingira fulani kinaweza kuonyeshwa kama ifuatavyo:

• - index ya refractive ya kioo jamaa na maji ni takriban 1.18;
• - index ya refractive ya nyenzo sawa kuhusiana na hewa ni sawa na 1.5;
• - index ya refractive kuhusiana na pombe - 1.1.

Vipimo vya kiashiria na mahesabu ya thamani ya jamaa hufanyika kulingana na algorithm inayojulikana. Ili kupata parameter ya jamaa, unahitaji kugawanya thamani ya meza moja na nyingine. Au fanya mahesabu ya majaribio kwa mazingira mawili, na kisha ugawanye data iliyopatikana. Shughuli hizo mara nyingi hufanyika katika madarasa ya fizikia ya maabara.

Uamuzi wa index ya refractive

Kuamua index ya refractive ya kioo katika mazoezi ni vigumu sana, kwa sababu vyombo vya usahihi wa juu vinahitajika kupima data ya awali. Hitilafu yoyote itaongezeka, kwani hesabu hutumia fomula tata, inayohitaji kutokuwepo kwa makosa.

Kwa ujumla, mgawo huu unaonyesha mara ngapi kasi ya uenezi wa mionzi ya mwanga hupungua wakati wa kupitia kikwazo fulani. Kwa hiyo, ni kawaida tu kwa vifaa vya uwazi. Faharisi ya refractive ya gesi inachukuliwa kama thamani ya kumbukumbu, yaani, kama kitengo. Hii ilifanyika ili iwezekanavyo kuanza kutoka kwa thamani fulani wakati wa kufanya mahesabu.

Ikiwa miale ya jua itaanguka juu ya uso wa glasi na faharisi ya refractive ambayo ni sawa na thamani ya meza, basi inaweza kubadilishwa kwa njia kadhaa:

• 1. Gundi filamu juu ambayo index ya refractive itakuwa ya juu kuliko ya kioo. Kanuni hii hutumiwa katika upakaji rangi wa madirisha ya gari ili kuboresha faraja ya abiria na kuruhusu dereva kuona kwa uwazi zaidi. hali ya trafiki. Filamu pia itazuia mionzi ya ultraviolet.
• 2. Piga kioo na rangi. Watengenezaji wa miwani ya jua ya bei nafuu hufanya hivi, lakini inafaa kuzingatia kuwa hii inaweza kuwa na madhara kwa maono. KATIKA mifano nzuri Kioo huzalishwa mara moja rangi kwa kutumia teknolojia maalum.
• 3. Ingiza glasi kwenye kioevu kidogo. Hii ni muhimu tu kwa majaribio.

Ikiwa ray ya mwanga hupita kutoka kioo, basi index ya refractive kwenye nyenzo inayofuata inahesabiwa kwa kutumia mgawo wa jamaa, ambayo inaweza kupatikana kwa kulinganisha maadili ya meza. Mahesabu haya ni muhimu sana katika kubuni ya mifumo ya macho ambayo hubeba mizigo ya vitendo au ya majaribio. Makosa hapa hayakubaliki, kwa sababu yatasababisha utendakazi kifaa kizima, na kisha data yoyote iliyopatikana kwa msaada wake haitakuwa na maana.

Kuamua kasi ya mwanga katika kioo na index refractive, unahitaji kugawanya thamani kamili ya kasi katika utupu na index refractive. Utupu hutumiwa kama njia ya marejeleo kwa sababu hakuna kinzani kwa sababu ya kukosekana kwa dutu yoyote ambayo inaweza kuingilia kati harakati laini ya miale ya mwanga kwenye njia fulani.

Katika viashiria vyovyote vilivyohesabiwa, kasi itakuwa chini ya katikati ya kumbukumbu, kwani index ya refractive daima ni kubwa zaidi kuliko umoja.

Rasilimali ya kidijitali inaweza kutumika kwa mafunzo ndani ya mfumo wa msingi na shule ya upili(kiwango cha msingi).

Muundo huo ni kielelezo kilichohuishwa kwenye mada "Sheria ya Kutofautisha Mwanga." Mfumo wa maji-hewa huzingatiwa. Mwenendo wa tukio, miale iliyoakisiwa na iliyorudishwa hutolewa.

Nadharia fupi

Sheria ya refraction ya mwanga inaelezwa katika fizikia ya wimbi. Kulingana na dhana za mawimbi, kinzani ni matokeo ya mabadiliko katika kasi ya uenezi wa mawimbi wakati wa kupita kutoka kwa njia moja hadi nyingine. Maana ya kimwili ya faharisi ya refractive ni uwiano wa kasi ya uenezi wa mawimbi katika kati ya kwanza υ 1 hadi kasi ya uenezi wao katika kati ya pili υ 2:

Kufanya kazi na mfano

Kitufe cha Anza/Sitisha hukuruhusu kuanza au kusitisha jaribio, kitufe cha Weka Upya hukuruhusu kuanza jaribio jipya.

Mtindo huu unaweza kutumika kama kielelezo katika masomo ya kusoma nyenzo mpya juu ya mada "Sheria ya Kutofautisha Mwanga." Kwa kutumia kielelezo hiki kama mfano, unaweza kufikiria pamoja na wanafunzi njia ya miale wakati wa mpito kutoka katikati yenye macho kidogo hadi yenye mnene zaidi.

Mfano wa kupanga somo kwa kutumia modeli

Mandhari "Refraction of Light"

Kusudi la somo: kuzingatia uzushi wa kinzani mwanga, njia ya miale wakati wa kupita kutoka katikati moja hadi nyingine.

Hapana. Hatua za somo Wakati, min Mbinu na mbinu 1 Wakati wa shirika 2 2 Uchunguzi kazi ya nyumbani juu ya mada "Kuunda picha kwenye kioo cha ndege" 10 Kazi ya kujitegemea 3 Maelezo ya nyenzo mpya juu ya mada "Refraction of Light" 20 Ufafanuzi wa nyenzo mpya kwa kutumia mfano wa "Sheria ya Kupunguza Nuru". 4 Kutatua shida za ubora juu ya mada "Sheria ya Kuahirishwa kwa Mwanga" 10 Kutatua matatizo kwenye ubao 5 Maelezo ya kazi ya nyumbani 3

Jedwali 1.

Mifano ya maswali na kazi

• Mwangaza hupita kutoka kwenye utupu hadi kwenye kioo, huku pembe ya matukio ikiwa sawa na α na pembe ya kinzani β. Je! ni kasi gani ya mwanga kwenye glasi ikiwa kasi ya mwanga kwenye utupu ni c?
• Fahirisi za refractive za maji, kioo na almasi kuhusiana na hewa ni 1.33, 1.5, 2.42, kwa mtiririko huo. Ni ipi kati ya vitu hivi pembe ya kikomo Je, kuakisi jumla kuna thamani ya chini zaidi?
• Mpiga mbizi hutazama juu kutoka kwa maji kwenye taa iliyosimamishwa kwa urefu wa m 1 juu ya uso wa maji. Je, ni urefu gani unaoonekana wa taa chini ya maji?

Tikiti 75.

Sheria ya Kuakisi Nuru: tukio na mionzi iliyojitokeza, pamoja na perpendicular kwa interface kati ya vyombo vya habari viwili, upya katika hatua ya matukio ya ray, uongo katika ndege moja (ndege ya matukio). Pembe ya kuakisi γ ni sawa na pembe ya matukio α.

Sheria ya refraction ya mwanga: tukio na rays refracted, pamoja na perpendicular interface kati ya vyombo vya habari mbili, upya katika hatua ya matukio ya ray, uongo katika ndege moja. Uwiano wa sine wa pembe ya tukio α kwa sine ya pembe ya kinzani β ni thamani ya mara kwa mara kwa midia mbili zilizotolewa:

Sheria za kutafakari na kukataa zinaelezewa katika fizikia ya wimbi. Kulingana na dhana za mawimbi, kinzani ni matokeo ya mabadiliko katika kasi ya uenezi wa mawimbi wakati wa kupita kutoka kwa njia moja hadi nyingine. Maana ya kimwili ya faharasa ya refractive ni uwiano wa kasi ya uenezi wa mawimbi katika kati ya kwanza υ 1 kwa kasi ya uenezi wao katika kati ya pili υ 2:

Mchoro 3.1.1 unaonyesha sheria za kuakisi na kurudisha nyuma mwanga.

Kati yenye fahirisi ya chini kabisa ya kuakisi inaitwa mnene kidogo wa macho.

Mwangaza unapopita kutoka katikati mnene hadi wa kati n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать jumla ya kutafakari uzushi, yaani, kutoweka kwa ray iliyopigwa. Jambo hili huzingatiwa katika pembe za matukio zinazozidi pembe fulani muhimu α pr, inayoitwa. pembe inayozuia ya kutafakari jumla ya ndani(tazama Mchoro 3.1.2).

Kwa angle ya matukio α = α pr sin β = 1; thamani dhambi α pr = n 2 / n 1< 1.

Ikiwa kati ya pili ni hewa (n 2 ≈ 1), basi ni rahisi kuandika tena fomula katika fomu.

Jambo la kutafakari kwa ndani kwa jumla hutumiwa katika vifaa vingi vya macho. Maombi ya kuvutia zaidi na ya kivitendo ni uundaji wa nyuzi za macho, ambazo ni nyembamba (kutoka mikromita kadhaa hadi milimita) nyuzi zilizopinda kiholela zilizotengenezwa kwa nyenzo zenye uwazi wa macho (kioo, quartz). Mwangaza unaoanguka kwenye mwisho wa mwongozo wa mwanga unaweza kueneza kando yake kwa umbali mrefu kutokana na kutafakari kwa ndani kutoka kwenye nyuso za upande (Mchoro 3.1.3). Mwelekeo wa kisayansi na kiufundi unaohusika katika maendeleo na matumizi ya miongozo ya mwanga ya macho inaitwa fiber optics.

Mtawanyiko wa mwanga (mtengano wa mwanga)- Hili ni jambo linalosababishwa na utegemezi wa faharisi kamili ya kinzani ya dutu kwenye mzunguko (au urefu wa wimbi) ya mwanga (utawanyiko wa masafa), au, kitu kimoja, utegemezi wa kasi ya awamu ya mwanga katika dutu kwenye urefu wa wimbi (au frequency). Iligunduliwa kwa majaribio na Newton karibu 1672, ingawa kinadharia ilielezewa vizuri baadaye.

Mtawanyiko wa anga inaitwa utegemezi wa tensor ya mara kwa mara ya dielectric ya kati kwenye vector ya wimbi. Utegemezi huu husababisha idadi ya matukio yanayoitwa athari za ugawanyiko wa anga.

Moja ya mifano ya wazi zaidi ya utawanyiko - mtengano wa mwanga mweupe wakati wa kupitia prism (jaribio la Newton). Kiini cha uzushi wa utawanyiko ni tofauti katika kasi ya uenezi wa mionzi ya mwanga ya wavelengths tofauti katika dutu ya uwazi - kati ya macho (wakati katika utupu kasi ya mwanga daima ni sawa, bila kujali urefu wa wavelength na kwa hiyo rangi) . Kwa kawaida, juu ya mzunguko wa wimbi la mwanga, juu ya faharisi ya refractive ya kati kwa ajili yake na kupunguza kasi ya wimbi katika kati:

Majaribio ya Newton Jaribio la mtengano wa mwanga mweupe kuwa wigo: Newton alielekeza boriti mwanga wa jua kupitia shimo ndogo kwenye prism ya glasi. Wakati wa kugonga prism, boriti ilibadilishwa na kwenye ukuta wa kinyume ilitoa picha iliyoinuliwa na ubadilishaji wa rangi ya upinde wa mvua - wigo. Jaribio la kupita kwa mwanga wa monochromatic kupitia prism: Newton aliweka kioo nyekundu kwenye njia ya mionzi ya jua, nyuma ambayo alipokea mwanga wa monochromatic (nyekundu), kisha prism na aliona kwenye skrini tu doa nyekundu kutoka kwenye mwanga wa mwanga. Uzoefu katika usanisi (uzalishaji) wa taa nyeupe: Kwanza, Newton alielekeza miale ya jua kwenye prism. Kisha, baada ya kukusanya miale ya rangi inayojitokeza kutoka kwenye prism kwa kutumia lenzi ya kukusanya, Newton alipokea picha nyeupe ya shimo kwenye ukuta mweupe badala ya mstari wa rangi. Hitimisho la Newton:- prism haibadilishi mwanga, lakini huitenganisha tu katika vipengele vyake - mionzi ya mwanga ambayo hutofautiana katika rangi hutofautiana katika kiwango cha kukataa; Mionzi ya Violet hujitenga kwa nguvu zaidi, nyekundu chini kwa nguvu - taa nyekundu, ambayo hubadilika kidogo, ina kasi ya juu zaidi, na urujuani ina angalau, ndiyo sababu prism hutengana na mwanga. Utegemezi wa index ya refractive ya mwanga kwenye rangi yake inaitwa utawanyiko.

Hitimisho:- prism hutengana mwanga - mwanga mweupe ni ngumu (composite) - mionzi ya violet inarudiwa kwa nguvu zaidi kuliko nyekundu. Rangi ya boriti ya mwanga imedhamiriwa na mzunguko wake wa vibration. Wakati wa kusonga kutoka kati hadi nyingine, kasi ya mwanga na urefu wa wimbi hubadilika, lakini mzunguko unaoamua rangi hubakia mara kwa mara. Mipaka ya safu za mwanga mweupe na vipengele vyake kawaida hujulikana na urefu wao wa wavelengths katika utupu. Nuru nyeupe ni mkusanyiko wa mawimbi yenye urefu kutoka 380 hadi 760 nm.

Tikiti 77.

Kunyonya kwa mwanga. Sheria ya Bouguer

Kunyonya kwa nuru katika dutu kunahusishwa na ubadilishaji wa nishati ya uwanja wa sumakuumeme ya wimbi kuwa nishati ya joto ya dutu (au katika nishati ya mionzi ya sekondari ya photoluminescent). Sheria ya kunyonya mwanga (sheria ya Bouguer) ina fomu:

Mimi = mimi 0 exp (- x),(1)

Wapi I 0 , I- kiwango cha mwanga kwenye pembejeo (x=0) na kuacha safu ya unene wa kati X, - mgawo wa kunyonya, inategemea .

Kwa dielectrics  =10 -1  10 -5 m -1 , kwa metali =10 5  10 7 m -1 , Kwa hiyo, metali ni opaque kwa mwanga.

Utegemezi  ( ) inaelezea rangi ya miili ya kunyonya. Kwa mfano, glasi ambayo inachukua mwanga nyekundu vibaya itaonekana nyekundu inapoangaziwa na mwanga mweupe.

Kueneza kwa mwanga. Sheria ya Rayleigh

Mgawanyiko wa mwanga unaweza kutokea kwa njia isiyo ya kawaida ya macho, kwa mfano katika mazingira machafu (moshi, ukungu, hewa ya vumbi, nk). Kwa kutofautiana juu ya inhomogeneities ya kati, mawimbi ya mwanga huunda muundo wa diffraction unaojulikana na usambazaji sawa wa ukubwa katika pande zote.

Tofauti hii na inhomogeneities ndogo inaitwa kutawanyika kwa mwanga.

Jambo hili linazingatiwa wakati mwanga mwembamba wa jua unapita kupitia hewa ya vumbi, hutawanya kwenye chembe za vumbi na kuonekana.

Ikiwa saizi za inhomogeneities ni ndogo ikilinganishwa na urefu wa wimbi (sio zaidi ya 0,1  ), basi ukali wa mwanga uliotawanyika hugeuka kuwa kinyume na nguvu ya nne ya urefu wa wimbi, i.e.

I diss ~ 1/  4 , (2)

utegemezi huu unaitwa sheria ya Rayleigh.

Kueneza kwa mwanga pia huzingatiwa katika vyombo vya habari safi ambavyo havi na chembe za kigeni. Kwa mfano, inaweza kutokea kwa kushuka kwa thamani (kupotoka kwa nasibu) ya wiani, anisotropy au mkusanyiko. Aina hii ya kutawanyika inaitwa kutawanyika kwa molekuli. Inaelezea, kwa mfano, rangi ya bluu ya anga. Hakika, kulingana na (2), mionzi ya bluu na bluu imetawanyika kwa nguvu zaidi kuliko nyekundu na njano, kwa sababu kuwa na urefu mfupi wa wimbi, na hivyo kusababisha rangi ya bluu ya anga.

Tikiti 78.

Polarization ya mwanga- seti ya matukio ya optics ya wimbi ambayo asili ya transverse ya mawimbi ya mwanga ya umeme hudhihirishwa. Wimbi la kupita- chembe za oscillate ya kati katika mwelekeo perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi ( Mtini.1).

Mtini.1 Wimbi la kupita

Wimbi la mwanga wa sumakuumeme ndege yenye polarized(linear polarization), ikiwa maelekezo ya oscillation ya vekta E na B ni madhubuti fasta na uongo katika ndege fulani ( Mtini.1) Wimbi la mwanga la polarized la ndege linaitwa ndege yenye polarized(linearly polarized) mwanga. Isiyo na polar(asili) wimbi - wimbi la nuru ya sumakuumeme ambapo mwelekeo wa oscillation ya vekta E na B katika wimbi hili inaweza kulala katika ndege yoyote perpendicular kwa vector kasi v. Nuru isiyo na polar- mawimbi ya mwanga ambayo mwelekeo wa oscillations ya vekta E na B hubadilika kwa machafuko ili mwelekeo wote wa oscillations katika ndege perpendicular kwa ray ya uenezi wa wimbi ni sawa iwezekanavyo ( Mtini.2).

Mtini.2 Nuru isiyo na polar

Mawimbi ya polarized- ambayo maelekezo ya vectors E na B hubakia bila kubadilika katika nafasi au mabadiliko kulingana na sheria fulani. Mionzi ambayo mwelekeo wa vekta E hubadilika kwa machafuko - isiyo na polar. Mfano wa mionzi hiyo ni mionzi ya joto (atomi na elektroni zilizosambazwa kwa machafuko). Ndege ya polarization- hii ni ndege perpendicular kwa mwelekeo wa oscillations ya vector E. Utaratibu kuu wa tukio la mionzi ya polarized ni kueneza kwa mionzi kwa elektroni, atomi, molekuli, na chembe za vumbi.

1.2. Aina za polarization Kuna aina tatu za polarization. Hebu tuwape ufafanuzi. 1. Linear Inatokea ikiwa vekta ya umeme E inadumisha nafasi yake katika nafasi. Inaonekana kuangazia ndege ambayo vekta E inazunguka. 2. Mviringo Hii ni polarization ambayo hutokea wakati vector ya umeme E inazunguka karibu na mwelekeo wa uenezi wa wimbi na kasi ya angular sawa na mzunguko wa angular wa wimbi, wakati wa kudumisha thamani yake kamili. Polarization hii ina sifa ya mwelekeo wa mzunguko wa vector E katika ndege perpendicular kwa mstari wa kuona. Mfano ni mionzi ya cyclotron (mfumo wa elektroni zinazozunguka kwenye uwanja wa sumaku). 3. Mviringo Inatokea wakati ukubwa wa vector E umeme inabadilika ili inaelezea duaradufu (mzunguko wa vector E). Ugawanyiko wa mviringo na mviringo unaweza kuwa wa kulia (vekta E huzunguka saa inapotazama kuelekea wimbi linaloenea) na kushoto (vekta E inazunguka kinyume cha saa inapotazama kuelekea wimbi linaloenea).

Kwa kweli, hutokea mara nyingi zaidi ubaguzi wa sehemu (mawimbi ya sumakuumeme yenye polarized kwa sehemu). Kiasi, ina sifa ya kiasi fulani kinachoitwa shahada ya polarization R, ambayo inafafanuliwa kama: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) Wapi Imax,Immin- msongamano wa juu na wa chini zaidi wa flux ya nishati ya umeme kupitia analyzer (Polaroid, Nicolas prism ...). Katika mazoezi, polarization ya mionzi mara nyingi huelezewa na vigezo vya Stokes (huamua fluxes ya mionzi na mwelekeo fulani wa polarization).

Tikiti 79.

Ikiwa mwanga wa asili huanguka kwenye interface kati ya dielectri mbili (kwa mfano, hewa na kioo), basi sehemu yake inaonekana, na sehemu yake inakataliwa na kuenea kwa kati ya pili. Kwa kusanidi kichanganuzi (kwa mfano, tourmaline) kwenye njia ya mionzi iliyoakisiwa na iliyorudishwa, tunahakikisha kuwa miale iliyoakisiwa na iliyoangaziwa imegawanywa kwa sehemu: wakati kichanganuzi kinazungushwa karibu na mionzi, kiwango cha mwanga huongezeka mara kwa mara na kudhoofisha. kuzima kabisa hakuzingatiwi!). Uchunguzi zaidi ulionyesha kuwa katika boriti iliyoonyeshwa, vibrations perpendicular kwa ndege ya matukio hutawala (zinaonyeshwa na dots katika Mchoro 275), wakati katika boriti iliyopigwa, vibrations sambamba na ndege ya matukio (iliyoonyeshwa na mishale) hutawala.

Kiwango cha polarization (kiwango ambacho mawimbi ya mwanga hutenganishwa na mwelekeo fulani wa vector ya umeme (na magnetic) inategemea angle ya matukio ya mionzi na index ya refractive. Mwanafizikia wa Scotland D. Brewster(1781-1868) imewekwa sheria, kulingana na ambayo kwa pembe ya matukio i B (Brewster angle), imedhamiriwa na uhusiano

(n 21 - faharisi ya refractive ya jamaa ya pili ya kati na ya kwanza), boriti iliyoakisiwa imegawanywa kwa ndege(ina vibrations tu perpendicular ndege ya matukio) (Kielelezo 276). Mwale uliorudiwa kwenye pembe ya tukioi B polarized kwa upeo, lakini si kabisa.

Nuru ikigonga kiolesura kwenye pembe ya Brewster, basi miale iliyoakisiwa na iliyorudiwa nyuma pande zote perpendicular(tg i B = dhambi i B/cos i B, n 21 = dhambi i B / dhambi i 2 (i 2 - angle ya kinzani), inatoka wapi cos i B=dhambi i 2). Kwa hivyo, i B + i 2 =  / 2, lakini i’ B= i B (sheria ya kutafakari), kwa hiyo i’ B+ i 2 =  /2.

Kiwango cha mgawanyiko wa nuru iliyoakisiwa na iliyorudiwa katika pembe tofauti za matukio inaweza kuhesabiwa kutoka kwa milinganyo ya Maxwell, ikiwa tutazingatia masharti ya mipaka ya uwanja wa sumakuumeme kwenye kiolesura kati ya dielectrics mbili za isotropiki (kinachojulikana Fomula za Fresnel).

Kiwango cha mgawanyiko wa nuru iliyorudiwa inaweza kuongezeka kwa kiasi kikubwa (kwa kurudisha nyuma mara nyingi, mradi mwanga unatokea kila wakati kwenye kiolesura kwenye pembe ya Brewster). Ikiwa, kwa mfano, kwa glasi ( n= 1.53) kiwango cha ubaguzi wa boriti iliyorudiwa ni ₻15%, kisha baada ya kukataa kwenye sahani za kioo 8-10 zilizowekwa juu ya kila mmoja, mwanga unaojitokeza kutoka kwa mfumo huo utakuwa karibu kabisa. Mkusanyiko kama huo wa sahani huitwa mguu. Mguu unaweza kutumika kuchambua mwanga wa polarized wakati wa kutafakari kwake na wakati wa kukataa kwake.

Tikiti ya 79 (ya Spur)

Kama uzoefu unavyoonyesha, wakati wa kuakisi na kuakisi mwanga, nuru iliyorudiwa na iliyoakisiwa hugeuka kuwa polarized, na kuakisi. mwanga inaweza kuwa polarized kabisa katika angle fulani ya matukio, lakini kwa bahati. mwanga huwa umechangiwa kwa kiasi kulingana na fomula za Frinell, uakisi huo unaweza kuonyeshwa. Mwanga ni polarized katika ndege perpendicular ndege ya matukio na refracted. mwanga ni polarized katika ndege sambamba na ndege ya matukio.

Pembe ya matukio ambayo uakisi mwanga ni polarized kabisa inaitwa Brewster ya angle imedhamiria kutoka sheria Brewster: - Sheria ya Brewster katika kesi hii, angle kati ya kutafakari. na kinzani. mionzi itakuwa sawa Kwa mfumo wa glasi ya hewa, pembe ya Brewster ni sawa Ili kupata polarization nzuri. , wakati wa kukataa mwanga, nyuso nyingi za chakula hutumiwa, ambazo huitwa Stoletov's Stop.

Tikiti 80.

Uzoefu unaonyesha kwamba wakati mwanga unaingiliana na suala, athari kuu (physiological, photochemical, photoelectric, nk) husababishwa na oscillations ya vector, ambayo katika suala hili wakati mwingine huitwa vector mwanga. Kwa hiyo, kuelezea mifumo ya polarization ya mwanga, tabia ya vector inafuatiliwa.

Ndege inayoundwa na vectors na inaitwa ndege ya polarization.

Ikiwa oscillations ya vector hutokea katika ndege moja ya kudumu, basi mwanga huo (ray) huitwa polarized linearly. Imeteuliwa kwa kawaida kama ifuatavyo. Ikiwa boriti imegawanywa katika ndege ya perpendicular (kwenye ndege xoz, tazama mtini. 2 katika muhadhara wa pili), kisha imeteuliwa.

Mwangaza wa asili (kutoka kwa vyanzo vya kawaida, jua) lina mawimbi ambayo yana tofauti, ndege zinazosambazwa kwa machafuko ya polarization (tazama Mchoro 3).

Nuru ya asili wakati mwingine huteuliwa kama hivyo. Pia inaitwa non-polarized.

Ikiwa, wakati wimbi linaenea, vector huzunguka na mwisho wa vector inaelezea mduara, basi mwanga huo unaitwa circularly polarized, na polarization inaitwa mviringo au mviringo (kulia au kushoto). Pia kuna polarization ya elliptical.

Kuna vifaa vya macho (filamu, sahani, nk) - polarizers, ambayo hutoa mwanga wa polarized linearly au mwanga nusu polarized kutoka mwanga asili.

Polarizers kutumika kuchambua polarization ya mwanga huitwa wachambuzi.

Ndege ya polarizer (au analyzer) ni ndege ya polarization ya mwanga iliyopitishwa na polarizer (au analyzer).

Ruhusu nuru iliyochanganuliwa kwa mstari na amplitude ianguke kwenye polarizer (au kichanganuzi) E 0 . Amplitude ya mwanga iliyopitishwa itakuwa sawa na E=E 0 kos j, na ukali Mimi = mimi 0 koz 2 j.

Fomula hii inaeleza Sheria ya Malus:

Uzito wa mwanga wa mstari wa polarized kupita kwenye kichanganuzi ni sawia na mraba wa kosine ya pembe. j kati ya ndege ya oscillation ya mwanga wa tukio na ndege ya analyzer.

Tikiti ya 80 (ya spur)

Vichanganuzi ni vifaa vinavyoweza kutumika kuchanganua kama mwanga umegawanyika au la, polarizer na kichanganuzi ni kitu kimoja polarizer, ikiwa mwanga ni wa asili - basi maelekezo yote ya vector E yanawezekana kwa usawa Kila vekta inaweza kugawanywa katika vipengele viwili vya perpendicular: moja ambayo ni sambamba na ndege ya polarization, na nyingine ni perpendicular. kwake.

Kwa wazi, ukali wa mwanga unaojitokeza kutoka kwa polarizer utakuwa sawa Hebu tuonyeshe ukubwa wa mwanga unaojitokeza kutoka kwa polarizer na ( Ikiwa analyzer imewekwa kwenye njia ya mwanga wa polarized, ndege kuu ambayo hufanya pembe yenye ndege kuu ya polarizer, basi ukubwa wa mwanga unaojitokeza kutoka kwa analyzer umeamua na sheria.

Tikiti 81.

Wakati wa kusoma mwanga wa suluhisho la chumvi ya urani chini ya ushawishi wa mionzi ya radium, mwanafizikia wa Soviet P. A. Cherenkov alielezea ukweli kwamba maji yenyewe pia huangaza, ambayo hakuna chumvi za uranium. Ilibadilika kuwa wakati mionzi (tazama mionzi ya Gamma) inapitishwa kupitia maji safi, yote huanza kung'aa. S. I. Vavilov, ambaye chini ya uongozi wake P. A. Cherenkov alifanya kazi, alidhani kwamba mwanga huo ulihusishwa na harakati za elektroni zilizopigwa nje ya atomi na radium quanta. Hakika, mwanga ulitegemea sana mwelekeo wa uwanja wa sumaku kwenye kioevu (hii ilipendekeza kuwa ilisababishwa na harakati za elektroni).

Lakini kwa nini elektroni zinazotembea kwenye kioevu hutoa mwanga? Jibu sahihi kwa swali hili lilitolewa mnamo 1937 na wanafizikia wa Soviet I. E. Tamm na I. M. Frank.

Elektroni, inayotembea katika dutu, inaingiliana na atomi zinazoizunguka. Chini ya ushawishi wa uwanja wake wa umeme, elektroni za atomiki na viini huhamishwa kwa mwelekeo tofauti - kati ni polarized. Zikiwa zimechanganyika na kisha kurudi katika hali yake ya asili, atomi za chombo cha kati kilicho kando ya njia ya elektroni hutoa mawimbi ya mwanga wa sumakuumeme. Ikiwa kasi ya elektroni v ni chini ya kasi ya uenezi wa mwanga katika kati (index refractive), basi shamba la umeme litapita elektroni, na dutu hii itakuwa na muda wa kugawanyika katika nafasi mbele ya elektroni. Mgawanyiko wa kati mbele ya elektroni na nyuma yake ni kinyume katika mwelekeo, na mionzi ya atomi za polarized kinyume, "imeongezwa", "huzima" kila mmoja. Wakati atomi ambazo bado hazijafikiwa na elektroni hazina wakati wa kugawanyika, na mionzi inaonekana ikielekezwa kwenye safu nyembamba ya conical na kilele kinacholingana na elektroni inayosonga na pembe kwenye kilele c. Kuonekana kwa "koni" ya mwanga na hali ya mionzi inaweza kupatikana kutoka kwa kanuni za jumla za uenezi wa wimbi.

Mchele. 1. Utaratibu wa malezi ya mawimbi

Wacha elektroni isogee kando ya mhimili wa OE (tazama Mchoro 1) wa chaneli nyembamba sana tupu katika dutu ya uwazi ya homogeneous na faharisi ya refractive (chaneli tupu inahitajika ili migongano ya elektroni na atomi isizingatiwe. kuzingatia kinadharia). Sehemu yoyote kwenye mstari wa OE inayokaliwa kwa mfululizo na elektroni itakuwa kitovu cha utoaji wa mwanga. Mawimbi yanayotokana na pointi zinazofuatana O, D, E huingilia kati na hukuzwa ikiwa tofauti ya awamu kati yao ni sifuri (angalia Kuingilia). Hali hii imeridhika kwa mwelekeo unaofanya pembe ya 0 na trajectory ya elektroni. Angle 0 imedhamiriwa na uhusiano :.

Hakika, hebu tuchunguze mawimbi mawili yaliyotolewa kwa mwelekeo kwa pembe ya 0 hadi kasi ya elektroni kutoka kwa pointi mbili za trajectory - hatua O na uhakika D, ikitenganishwa na umbali. Katika hatua B, iko kwenye mstari BE, perpendicular kwa OB, wimbi la kwanza - baada ya muda Kuelekeza F, iko kwenye mstari wa BE, wimbi lililotolewa kutoka kwa uhakika litafika wakati baada ya wimbi kutolewa kutoka kwa uhakika O. . Mawimbi haya mawili yatakuwa katika awamu, yaani mstari wa moja kwa moja utakuwa mbele ya wimbi ikiwa nyakati hizi ni sawa:. Hiyo inatoa hali ya usawa wa nyakati. Katika pande zote ambazo, mwanga utazimwa kutokana na kuingiliwa kwa mawimbi yaliyotolewa kutoka kwa sehemu za trajectory iliyotenganishwa na umbali D. Thamani ya D imedhamiriwa na equation dhahiri, ambapo T ni kipindi cha oscillations ya mwanga. Mlinganyo huu daima huwa na suluhisho ikiwa.

Ikiwa , basi mwelekeo ambao mawimbi yaliyotolewa, wakati wa kuingilia kati, yanakuzwa, haipo na haiwezi kuwa kubwa kuliko 1.

Mchele. 2. Usambazaji wa mawimbi ya sauti na uundaji wa wimbi la mshtuko wakati wa harakati za mwili

Mionzi huzingatiwa tu ikiwa.

Kwa majaribio, elektroni huruka kwa pembe iliyo na kikomo, na zingine huenea kwa kasi, na kwa sababu hiyo, mionzi huenea kwenye safu ya conical karibu na mwelekeo kuu ulioamuliwa na pembe.

Kwa kuzingatia kwetu, tulipuuza kupungua kwa elektroni. Hii inakubalika kabisa, kwa kuwa hasara kutokana na mionzi ya Vavilov-Cerenkov ni ndogo na, kwa makadirio ya kwanza, tunaweza kudhani kuwa nishati iliyopotea na elektroni haiathiri kasi yake na huenda kwa usawa. Hii ndio tofauti ya kimsingi na isiyo ya kawaida ya mionzi ya Vavilov-Cherenkov. Kwa kawaida, malipo hutozwa wakati kuna kasi kubwa.

Elektroni inayopita mwanga wake ni sawa na ndege inayoruka kwa kasi kubwa kuliko kasi ya sauti. Katika kesi hiyo, mshtuko wa conical pia hueneza mbele ya ndege. wimbi la sauti, (tazama Mchoro 2).