Урок 25/III-1 Разпространение на светлината в различни среди. Пречупване на светлината на границата между две среди.

Учене на нов материал.

Досега разглеждахме разпространението на светлината в една среда, както обикновено - във въздуха. Светлината може да се разпространява в различни среди: да се премества от една среда в друга; в точките на падане лъчите не само се отразяват от повърхността, но и частично преминават през нея. Такива преходи предизвикват много красиви и интересни явления.

Промяната в посоката на разпространение на светлината, преминаваща през границата на две среди, се нарича пречупване на светлината.

Част от светлинния лъч, падащ върху интерфейса между две прозрачни среди, се отразява, а част отива в друга среда. В този случай посоката на светлинния лъч, преминал в друга среда, се променя. Затова явлението се нарича пречупване, а лъчът - пречупен.

1 - падащ лъч

2 - отразен лъч

3 – пречупен лъч α β

OO 1 - границата между две среди

MN - перпендикуляр O O 1

Ъгълът, образуван от лъча и перпендикуляра към границата между две среди, спуснат до точката на падане на лъча, се нарича ъгъл на пречупване γ (гама).

Светлината във вакуум се движи със скорост 300 000 km/s. Във всяка среда скоростта на светлината винаги е по-малка, отколкото във вакуум. Следователно, когато светлината преминава от една среда в друга, нейната скорост намалява и това е причината за пречупването на светлината. Колкото по-ниска е скоростта на разпространение на светлината в дадена среда, толкова по-голяма е оптичната плътност на тази среда. Например, въздухът има по-висока оптична плътност от вакуума, тъй като скоростта на светлината във въздуха е малко по-малка от тази във вакуум. Оптичната плътност на водата е по-голяма от оптичната плътност на въздуха, тъй като скоростта на светлината във въздуха е по-голяма от тази във водата.

Колкото повече се различават оптичните плътности на две среди, толкова повече светлина се пречупва на тяхната повърхност. Колкото повече се променя скоростта на светлината на границата между две среди, толкова повече се пречупва.

За всяко прозрачно вещество има такава важна физическа характеристика като коефициента на пречупване на светлината н.Той показва колко пъти скоростта на светлината в дадено вещество е по-малка от тази във вакуум.

Индекс на пречупване

вещество		вещество		вещество
		каменна сол		Терпентин
		Кедрово масло		Етанол
Глицерол		Плексиглас		Стъкло (светло)
		въглероден дисулфид

Съотношението между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване зависи от оптичната плътност на всяка среда. Ако лъч светлина преминава от среда с по-ниска оптична плътност към среда с по-висока оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване ще бъде по-малък от ъгъла на падане. Ако лъч светлина преминава от среда с по-висока оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване ще бъде по-малък от ъгъла на падане. Ако лъч светлина преминава от среда с по-висока оптична плътност към среда с по-ниска оптична плътност, тогава ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане.

Тоест, ако n 1 γ; ако n 1 >n 2 , тогава α<γ.

Закон за пречупване на светлината :

Падащият лъч, пречупеният лъч и перпендикулярът към границата между две среди в точката на падане на лъча лежат в една и съща равнина.

Съотношенията на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване се определят по формулата.

където е синусът на ъгъла на падане, е синусът на ъгъла на пречупване.

Стойността на синусите и тангенсите за ъгли 0 - 900

степени			степени			степени

Законът за пречупване на светлината е формулиран за първи път от холандския астроном и математик В. Снелиус около 1626 г., професор в университета в Лайден (1613 г.).

За 16 век оптиката е ултрамодерна наука.От стъклена топка, пълна с вода, която се използва като леща, възниква лупа. И от него са изобретили шпионка и микроскоп. По това време Холандия се нуждаеше от телескопи, за да види брега и да избяга от враговете си своевременно. Именно оптиката осигури успеха и надеждността на навигацията. Затова в Холандия много учени се интересуваха от оптика. Холандецът Скел Ван Ройен (Снелиус) наблюдава как тънък лъч светлина се отразява в огледало. Той измерва ъгъла на падане и ъгъла на отражение и установява, че ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане. Той също така притежава законите за отразяване на светлината. Той изведе закона за пречупване на светлината.

Разгледайте закона за пречупване на светлината.

В него - относителният показател на пречупване на втората среда спрямо първата, в случай че втората има висока оптична плътност. Ако светлината се пречупва и преминава през среда с по-ниска оптична плътност, тогава α< γ, тогда

Ако първата среда е вакуум, тогава n 1 =1 тогава .

Този индекс се нарича абсолютен индекс на пречупване на втората среда:

където е скоростта на светлината във вакуум, скоростта на светлината в дадена среда.

Следствие от пречупването на светлината в земната атмосфера е фактът, че виждаме Слънцето и звездите малко над действителното им положение. Пречупването на светлината може да обясни появата на миражи, дъги ... явлението пречупване на светлината е в основата на принципа на действие на цифрови оптични устройства: микроскоп, телескоп, фотоапарат.

В курса по физика за 8. клас се запознахте с явлението пречупване на светлината. Сега знаете, че светлината е електромагнитни вълни с определен честотен диапазон. Въз основа на знания за природата на светлината ще можете да разберете физическата причина за пречупването и да обясните много други светлинни явления, свързани с него.

Ориз. 141. Преминавайки от една среда в друга, лъчът се пречупва, т.е. променя посоката на разпространение

Според закона за пречупване на светлината (фиг. 141):

• лъчите, падащи, пречупени и перпендикулярни на границата между две среди в точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина; съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за тези две среди

където n 21 е относителният индекс на пречупване на втората среда спрямо първата.

Ако лъчът премине в някаква среда от вакуум, тогава

където n е абсолютният индекс на пречупване (или просто индекс на пречупване) на втората среда. В този случай първата "среда" е вакуумът, чийто абсолютен индекс се приема за единица.

Законът за пречупване на светлината е открит емпирично от холандския учен Вилеборд Снелиус през 1621 г. Законът е формулиран в трактат по оптика, който е открит в документите на учения след смъртта му.

След откриването на Snell няколко учени изложиха хипотеза, че пречупването на светлината се дължи на промяна в нейната скорост, когато тя преминава през границата на две среди. Валидността на тази хипотеза е потвърдена от теоретични доказателства, извършени независимо от френския математик Пиер Ферма (през 1662 г.) и холандския физик Кристиан Хюйгенс (през 1690 г.). По различни пътища те стигнаха до един и същи резултат, доказвайки това

• съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за тези две среди, равна на съотношението на скоростите на светлината в тези среди:

От уравнение (3) следва, че ако ъгълът на пречупване β е по-малък от ъгъла на падане a, тогава светлината с дадена честота във втората среда се разпространява по-бавно, отколкото в първата, т.е. V 2

Връзката на количествата, включени в уравнение (3), послужи като добра причина за появата на друга формулировка на дефиницията на относителния индекс на пречупване:

• относителният индекс на пречупване на втората среда спрямо първата е физическо количество, равно на съотношението на скоростите на светлината в тези среди:

n 21 \u003d v 1 / v 2 (4)

Нека лъч светлина премине от вакуум към някаква среда. Заменяйки v1 в уравнение (4) със скоростта на светлината във вакуум c и v 2 със скоростта на светлината в среда v, ​​получаваме уравнение (5), което е дефиницията на абсолютния индекс на пречупване:

• абсолютният индекс на пречупване на дадена среда е физична величина, равна на отношението на скоростта на светлината във вакуум към скоростта на светлината в дадена среда:

Съгласно уравнения (4) и (5), n 21 показва колко пъти се променя скоростта на светлината, когато преминава от една среда в друга, а n - когато преминава от вакуум в среда. Това е физическият смисъл на показателите на пречупване.

Стойността на абсолютния коефициент на пречупване n на всяко вещество е по-голяма от единица (това се потвърждава от данните, съдържащи се в таблиците на физическите справочници). Тогава, съгласно уравнение (5), c/v > 1 и c > v, т.е. скоростта на светлината във всяко вещество е по-малка от скоростта на светлината във вакуум.

Без да даваме строги обосновки (те са сложни и тромави), отбелязваме, че причината за намаляването на скоростта на светлината при прехода й от вакуум към материя е взаимодействието на светлинна вълна с атоми и молекули на материята. Колкото по-голяма е оптичната плътност на веществото, толкова по-силно е това взаимодействие, толкова по-ниска е скоростта на светлината и толкова по-голям е коефициентът на пречупване. По този начин скоростта на светлината в дадена среда и абсолютният индекс на пречупване се определят от свойствата на тази среда.

Според числените стойности на индексите на пречупване на веществата може да се сравни тяхната оптична плътност. Например индексите на пречупване на различни видове стъкло варират от 1,470 до 2,040, докато индексът на пречупване на водата е 1,333. Това означава, че стъклото е оптически по-плътна среда от водата.

Нека се обърнем към фигура 142, с помощта на която можем да обясним защо на границата на две среди, с промяна на скоростта, посоката на разпространение на светлинна вълна също се променя.

Ориз. 142. Когато светлинните вълни преминават от въздуха към водата, скоростта на светлината намалява, предната част на вълната и с нея нейната скорост променят посоката

Фигурата показва светлинна вълна, преминаваща от въздух във вода и падаща върху границата между тези среди под ъгъл a. Във въздуха светлината се разпространява със скорост v 1 , а във водата с по-ниска скорост v 2 .

Точка А на вълната достига границата първа. За период от време Δt точка B, движеща се във въздуха със същата скорост v 1, ще достигне точка B. „През същото време точка A, движеща се във вода с по-ниска скорост v 2, ще измине по-късо разстояние , достигайки само точка А". В този случай така нареченият фронт на вълната A "B" във водата ще бъде завъртян под определен ъгъл по отношение на фронта на вълната AB във въздуха. И векторът на скоростта (който винаги е перпендикулярен на фронта на вълната и съвпада с посоката на нейното разпространение) се върти, приближавайки се до правата линия OO", перпендикулярна на интерфейса между медиите. В този случай ъгълът на пречупване β е по-малък отколкото ъгъла на падане α.Така става пречупването на светлината.

От фигурата също може да се види, че при преминаване към друга среда и въртене на фронта на вълната, дължината на вълната също се променя: при преминаване към оптически по-плътна среда скоростта намалява, дължината на вълната също намалява (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.

Въпроси

1. Кое от двете вещества е оптически по-плътно?
2. Как се определят индексите на пречупване по отношение на скоростта на светлината в средата?
3. Къде светлината пътува най-бързо?
4. Каква е физическата причина за намаляването на скоростта на светлината при преминаване от вакуум към среда или от среда с по-ниска оптична плътност към среда с по-висока?
5. Какво определя (т.е. от какво зависят) абсолютния индекс на пречупване на средата и скоростта на светлината в нея?
6. Обяснете какво илюстрира фигура 142.

Упражнение

Оптиката е един от най-старите клонове на физиката. От древна Гърция много философи са се интересували от законите на движението и разпространението на светлината в различни прозрачни материали като вода, стъкло, диамант и въздух. В тази статия се разглежда явлението пречупване на светлината, вниманието се фокусира върху индекса на пречупване на въздуха.

Ефект на пречупване на светлинния лъч

Всеки в живота си се е сблъсквал стотици пъти с този ефект, когато е гледал дъното на резервоар или чаша вода с някакъв предмет, поставен в нея. В същото време резервоарът не изглеждаше толкова дълбок, колкото беше в действителност, а предметите в чаша вода изглеждаха деформирани или счупени.

Феноменът на пречупване се състои в прекъсване на неговата праволинейна траектория, когато пресича границата между два прозрачни материала. Обобщавайки голям брой експериментални данни, в началото на 17 век холандецът Вилеброрд Снел получава математически израз, който точно описва това явление. Този израз се записва в следната форма:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = const.

Тук n 1 , n 2 са абсолютните показатели на пречупване на светлината в съответния материал, θ 1 и θ 2 са ъглите между падащия и пречупения лъч и перпендикуляра към равнината на интерфейса, която се прекарва през пресечната точка на лъча и този самолет.

Тази формула се нарича закон на Снел или Снел-Декарт (французинът я записва в представената форма, холандецът използва не синуси, а единици за дължина).

В допълнение към тази формула, явлението пречупване се описва от друг закон, който е геометричен по природа. Той се състои в това, че отбелязаният перпендикуляр на равнината и два лъча (пречупен и падащ) лежат в една и съща равнина.

Абсолютен индекс на пречупване

Тази стойност е включена във формулата на Snell и нейната стойност играе важна роля. Математически индексът на пречупване n съответства на формулата:

Символът c е скоростта на електромагнитните вълни във вакуум. Тя е приблизително 3*10 8 m/s. Стойността v е скоростта на светлината в средата. По този начин индексът на пречупване отразява степента на забавяне на светлината в среда по отношение на безвъздушното пространство.

От горната формула следват две важни заключения:

• стойността на n винаги е по-голяма от 1 (за вакуум е равна на единица);
• това е безразмерна величина.

Например коефициентът на пречупване на въздуха е 1,00029, докато за водата е 1,33.

Коефициентът на пречупване не е постоянна стойност за определена среда. Зависи от температурата. Освен това за всяка честота на електромагнитната вълна тя има собствено значение. И така, горните цифри съответстват на температура от 20 o C и жълтата част на видимия спектър (дължина на вълната - около 580-590 nm).

Зависимостта на стойността на n от честотата на светлината се проявява в разлагането на бялата светлина чрез призма на няколко цвята, както и в образуването на дъга в небето по време на силен дъжд.

Индекс на пречупване на светлината във въздуха

Стойността му (1,00029) вече е дадена по-горе. Тъй като индексът на пречупване на въздуха се различава само в четвъртия знак след десетичната запетая от нула, тогава за решаване на практически задачи той може да се счита за равен на единица. Малка разлика на n за въздух от единица показва, че светлината практически не се забавя от въздушните молекули, което се свързва с относително ниската му плътност. Така средната плътност на въздуха е 1,225 kg/m 3 , тоест той е повече от 800 пъти по-лек от прясната вода.

Въздухът е оптически тънка среда. Самият процес на забавяне на скоростта на светлината в даден материал е от квантов характер и е свързан с актовете на поглъщане и излъчване на фотони от атомите на материята.

Промените в състава на въздуха (например увеличаване на съдържанието на водна пара в него) и промените в температурата водят до значителни промени в индекса на пречупване. Ярък пример е ефектът на мираж в пустинята, който възниква поради разликата в индексите на пречупване на въздушните слоеве с различни температури.

интерфейс стъкло-въздух

Стъклото е много по-плътна среда от въздуха. Абсолютният му коефициент на пречупване варира от 1,5 до 1,66 в зависимост от вида на стъклото. Ако вземем средната стойност от 1,55, тогава пречупването на лъча на границата въздух-стъкло може да се изчисли по формулата:

sin (θ 1) / sin (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1,55.

Стойността на n 21 се нарича относителен индекс на пречупване на въздух - стъкло. Ако лъчът излезе от стъклото във въздуха, трябва да се използва следната формула:

sin (θ 1) / sin (θ 2) \u003d n 2 / n 1 = n 21 \u003d 1 / 1,55 \u003d 0,645.

Ако ъгълът на пречупения лъч в последния случай е равен на 90 o , тогава съответният се нарича критичен. За границата стъкло-въздух тя е равна на:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) \u003d 40,17 o.

Ако лъчът падне върху границата стъкло-въздух с ъгли, по-големи от 40,17o, тогава той ще се отрази напълно обратно в стъклото. Това явление се нарича "пълно вътрешно отражение".

Критичният ъгъл съществува само когато лъчът се движи от плътна среда (от стъкло към въздух, но не и обратно).

Области на приложение на рефрактометрията.

Устройството и принципът на работа на рефрактометъра IRF-22.

Концепцията за индекса на пречупване.

Планирайте

Рефрактометрия. Характеристика и същност на метода.

За да идентифицирате вещества и да проверите тяхната чистота, използвайте

рефрактор.

Индекс на пречупване на вещество- стойност, равна на отношението на фазовите скорости на светлината (електромагнитни вълни) във вакуум и видимата среда.

Коефициентът на пречупване зависи от свойствата на веществото и дължината на вълната

електромагнитно излъчване. Съотношението на синуса на ъгъла на падане спрямо

нормалата, начертана към равнината на пречупване (α) на лъча към синуса на ъгъла на пречупване

пречупване (β) по време на прехода на лъча от среда А към среда В се нарича относителен индекс на пречупване за тази двойка среди.

Стойността n е относителният индекс на пречупване на средата B според

по отношение на среда А, и

Относителният показател на пречупване на средата А по отношение на

Коефициентът на пречупване на лъч, падащ върху среда от безвъздушно

пространството се нарича неговият абсолютен показател на пречупване или

просто индексът на пречупване на дадена среда (Таблица 1).

Таблица 1 - Показатели на пречупване на различни среди

Течностите имат коефициент на пречупване в диапазона 1,2-1,9. Твърди

вещества 1.3-4.0. Някои минерали нямат точна стойност на индикатора

за пречупване. Стойността му е в определена "вилица" и определя

поради наличието на примеси в кристалната структура, което определя цвета

кристал.

Идентифицирането на минерала по "цвят" е трудно. И така, минералът корунд съществува под формата на рубин, сапфир, левкосапфир, различни по

индекс на пречупване и цвят. Червените корунди се наричат ​​рубини

(примеси на хром), безцветно синьо, светло синьо, розово, жълто, зелено,

виолетово - сапфири (примеси от кобалт, титан и др.). Светъл цвят

ните сапфири или безцветният корунд се наричат ​​левкосапфир (широко

използва се в оптиката като светлинен филтър). Индексът на пречупване на тези кристали

stall се намира в диапазона 1.757-1.778 и е основата за идентифициране

Фигура 3.1 - Рубин Фигура 3.2 - Сапфирено синьо

Органичните и неорганичните течности също имат характерни стойности на индекса на пречупване, които ги характеризират като химически

ните съединения и качеството на техния синтез (таблица 2):

Таблица 2 - Показатели на пречупване на някои течности при 20 °C

4.2. Рефрактометрия: понятие, принцип.

Метод за изследване на вещества, основан на определянето на индикатора

(коефициент) на пречупване (рефракция) се нарича рефрактометрия (от

лат. refractus - пречупен и гръцки. metreo - измервам). Рефрактометрия

(рефрактометричен метод) се използва за идентифициране на хим

съединения, количествен и структурен анализ, определяне на физико-

химични параметри на веществата. Приложен принцип на рефрактометрия

в рефрактомери на Abbe, илюстрирани на фигура 1.

Фигура 1 - Принципът на рефрактометрията

Блокът с призми Abbe се състои от две правоъгълни призми: осветителна

тяло и мерна, сгъната от хипотенузни лица. осветител-

призмата има грапава (матова) повърхност на хипотенузата и е предназначена

чена за осветяване на течна проба, поставена между призмите.

Разсеяната светлина преминава през плоскопаралелен слой на изследваната течност и, пречупвайки се в течността, попада върху измервателната призма. Измервателната призма е изработена от оптично плътно стъкло (тежък кремък) и има индекс на пречупване по-голям от 1,7. Поради тази причина рефрактометърът Abbe измерва n стойности по-малки от 1,7. Увеличаване на обхвата на измерване на индекса на пречупване може да се постигне само чрез смяна на измервателната призма.

Тестовата проба се излива върху лицето на хипотенузата на измервателната призма и се притиска към осветителната призма. В този случай между призмите, в които се намира пробата, остава празнина от 0,1-0,2 mm и през

която преминава чрез пречупване на светлината. За измерване на индекса на пречупване

използвайте явлението пълно вътрешно отражение. Състои се в

следващия.

Ако лъчи 1, 2, 3 попаднат на интерфейса между две среди, тогава в зависимост от

ъгълът на падане при наблюдението им в пречупваща среда ще бъде

наблюдава се наличието на преход на зони с различна осветеност. Свързано е

с падане на част от светлината върху границата на пречупване под ъгъл от прибл.

kim до 90° по отношение на нормалата (лъч 3). (Фигура 2).

Фигура 2 - Изображение на пречупени лъчи

Тази част от лъчите не се отразява и следователно образува по-лек обект.

пречупване. Лъчите с по-малки ъгли изпитват и отразяват

и пречупване. Поради това се образува зона с по-малко осветление. В обем

граничната линия на пълно вътрешно отражение се вижда на лещата, позицията

което зависи от пречупвателните свойства на пробата.

Елиминирането на явлението дисперсия (оцветяване на интерфейса между две области на осветеност в цветовете на дъгата поради използването на сложна бяла светлина в рефрактометрите на Abbe) се постига чрез използване на две призми на Amici в компенсатора, които са монтирани в телескоп. В същото време в обектива се проектира мащаб (Фигура 3). За анализ са достатъчни 0,05 ml течност.

Фигура 3 - Изглед през окуляра на рефрактометъра. (Правилният мащаб отразява

концентрация на измерения компонент в ppm)

В допълнение към анализа на еднокомпонентни проби, има широко анализирани

двукомпонентни системи (водни разтвори, разтвори на вещества, в които

или разтворител). В идеалните двукомпонентни системи (формиращи-

без промяна на обема и поляризуемостта на компонентите), е показана зависимостта

коефициентът на пречупване на състава е близък до линейния, ако съставът е изразен чрез

обемни фракции (проценти)

където: n, n1, n2 - показатели на пречупване на сместа и компонентите,

V1 и V2 са обемните части на компонентите (V1 + V2 = 1).

Ефектът на температурата върху индекса на пречупване се определя от две

фактори: промяна в броя на течните частици на единица обем и

зависимостта на поляризуемостта на молекулите от температурата. Вторият фактор стана

става значим само при много големи температурни промени.

Температурният коефициент на индекса на пречупване е пропорционален на температурния коефициент на плътността. Тъй като всички течности се разширяват при нагряване, техните индекси на пречупване намаляват с повишаване на температурата. Температурният коефициент зависи от температурата на течността, но в малки температурни интервали може да се счита за постоянен. Поради тази причина повечето рефрактометри нямат температурен контрол, но някои конструкции го осигуряват

контрол на температурата на водата.

Линейна екстраполация на индекса на пречупване с температурни промени е приемлива за малки температурни разлики (10 - 20°C).

Точното определяне на индекса на пречупване в широк температурен диапазон се извършва съгласно емпирични формули от вида:

nt=n0+at+bt2+...

За рефрактометрия на разтвор в широк диапазон на концентрация

използвайте таблици или емпирични формули. Зависимост на дисплея -

индекс на пречупване на водни разтвори на определени вещества върху концентрацията

е близка до линейната и дава възможност да се определят концентрациите на тези вещества в

вода в широк диапазон от концентрации (Фигура 4), използвайки пречупване

томометри.

Фигура 4 - Индекс на пречупване на някои водни разтвори

Обикновено n течни и твърди тела се определят с рефрактометри с точност

до 0,0001. Най-често срещаните са рефрактометрите на Abbe (Фигура 5) с призмени блокове и дисперсионни компенсатори, които позволяват да се определи nD в "бяла" светлина върху скала или цифров индикатор.

Фигура 5 - Рефрактометър на Abbe (IRF-454; IRF-22)

Пречупването или рефракцията е явление, при което се получава промяна в посоката на светлинен лъч или други вълни, когато те пресичат границата, разделяща две среди, както прозрачни (предаващи тези вълни), така и вътре в среда, в която свойствата се променят непрекъснато .

С явлението пречупване се сблъскваме доста често и го възприемаме като обикновено явление: виждаме, че пръчка, разположена в прозрачно стъкло с цветна течност, се „счупва“ на мястото, където въздухът и водата се разделят (фиг. 1). Когато светлината се пречупва и отразява по време на дъжд, ние се радваме, когато видим дъга (фиг. 2).

Индексът на пречупване е важна характеристика на веществото, свързана с неговите физикохимични свойства. Зависи от температурните стойности, както и от дължината на вълната на светлинните вълни, при които се извършва определянето. Според данните за контрол на качеството на разтвора индексът на пречупване се влияе от концентрацията на разтвореното в него вещество, както и от естеството на разтворителя. По-специално, индексът на пречупване на кръвния серум се влияе от количеството протеин, съдържащ се в него.Това се дължи на факта, че при различни скорости на разпространение на светлинните лъчи в среди с различна плътност, посоката им се променя на границата между две среди . Ако разделим скоростта на светлината във вакуум на скоростта на светлината в изследваното вещество, получаваме абсолютния индекс на пречупване (индекс на пречупване). На практика се определя относителният коефициент на пречупване (n), който е отношението на скоростта на светлината във въздуха към скоростта на светлината в изследваното вещество.

Коефициентът на пречупване се определя количествено с помощта на специално устройство - рефрактометър.

Рефрактометрията е един от най-лесните методи за физически анализ и може да се използва в лаборатории за контрол на качеството при производството на химически, хранителни, биологично активни хранителни добавки, козметика и други видове продукти с минимално време и брой проби за изследване.

Конструкцията на рефрактометъра се основава на факта, че светлинните лъчи се отразяват напълно, когато преминават през границата на две среди (едната от тях е стъклена призма, другата е тестовият разтвор) (фиг. 3).

Ориз. 3. Схема на рефрактометъра

От източника (1) светлинният лъч пада върху огледалната повърхност (2), след което, отразявайки се, преминава в горната осветителна призма (3), след това в долната измервателна призма (4), която е изработена от стъкло с висок индекс на пречупване. Между призмите (3) и (4) се нанасят 1–2 капки от пробата с капиляр. За да не причините механични повреди на призмата, е необходимо да не докосвате повърхността й с капиляр.

Окулярът (9) вижда поле с кръстосани линии за настройка на интерфейса. При преместване на окуляра пресечната точка на полетата трябва да се изравни с границата (фиг. 4).Равнината на призмата (4) играе ролята на граница, върху чиято повърхност се пречупва светлинният лъч. Тъй като лъчите са разпръснати, границата на светлината и сянката се оказва размазана, преливаща. Това явление се елиминира от дисперсионния компенсатор (5). След това лъчът преминава през лещата (6) и призмата (7). Върху пластината (8) има визирни щрихи (две прави линии, пресечени на кръст), както и скала с показатели на пречупване, която се наблюдава в окуляра (9). Използва се за изчисляване на индекса на пречупване.

Разделителната линия на границите на полето ще съответства на ъгъла на вътрешно пълно отражение, който зависи от индекса на пречупване на пробата.

Рефрактометрията се използва за определяне на чистотата и автентичността на дадено вещество. Този метод се използва и за определяне на концентрацията на вещества в разтвори по време на контрол на качеството, която се изчислява от калибровъчна графика (графика, показваща зависимостта на индекса на пречупване на пробата от нейната концентрация).

В КоролевФарм коефициентът на пречупване се определя в съответствие с утвърдената нормативна документация по време на входящия контрол на суровините, в екстракти от собствено производство, както и при производството на готови продукти. Определянето се извършва от квалифицирани служители на акредитирана физико-химическа лаборатория с помощта на рефрактометър IRF-454 B2M.

Ако въз основа на резултатите от входящия контрол на суровините индексът на пречупване не отговаря на необходимите изисквания, отделът за контрол на качеството съставя Акт за несъответствие, въз основа на който тази партида суровина се връща на доставчикът.

Метод на определяне

1. Преди започване на измерванията се проверява чистотата на контактните повърхности на призмите една с друга.

2. Проверка на нулевата точка. Нанасяме 2÷3 капки дестилирана вода върху повърхността на измервателната призма, внимателно я затваряме с осветителна призма. Отворете прозореца за осветление и с помощта на огледало настройте източника на светлина в най-интензивната посока. Чрез завъртане на винтовете на окуляра получаваме ясно, рязко разграничение между тъмни и светли полета в зрителното му поле. Завъртаме винта и насочваме линията на сянката и светлината така, че да съвпада с точката, в която линиите се пресичат в горния прозорец на окуляра. На вертикалната линия в долния прозорец на окуляра виждаме желания резултат - коефициент на пречупване на вода, дестилирана при 20 ° C (1,333). Ако показанията са различни, настройте винта на индекса на пречупване на 1,333 и с помощта на ключ (отстранете регулиращия винт) довеждаме границата на сянката и светлината до точката на пресичане на линиите.

3. Определете индекса на пречупване. Повдигнете камерата на призменото осветление и отстранете водата с филтърна хартия или марлена салфетка. След това нанесете 1-2 капки от тестовия разтвор върху повърхността на измервателната призма и затворете камерата. Завъртаме винтовете, докато границите на сянката и светлината съвпаднат с точката на пресичане на линиите. На вертикалната линия в долния прозорец на окуляра виждаме желания резултат - индексът на пречупване на тестовата проба. Изчисляваме индекса на пречупване по скалата в долния прозорец на окуляра.

4. Използвайки калибровъчната графика, установяваме връзката между концентрацията на разтвора и индекса на пречупване. За да се изгради графика, е необходимо да се приготвят стандартни разтвори с няколко концентрации, като се използват препарати от химически чисти вещества, да се измерят техните показатели на пречупване и да се нанесат получените стойности върху ординатната ос и да се нанесат съответните концентрации на разтвори върху абсцисната ос. Необходимо е да се изберат интервалите на концентрация, при които се наблюдава линейна зависимост между концентрацията и индекса на пречупване. Измерваме индекса на пречупване на тестовата проба и използваме графиката, за да определим нейната концентрация.