บทที่ 25/III-1 การแพร่กระจายของแสงในสื่อต่างๆ การหักเหของแสงที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง

เรียนรู้วัสดุใหม่

จนถึงขณะนี้เราได้พิจารณาการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางเดียวตามปกติ - ในอากาศ แสงสามารถแพร่กระจายในสื่อต่างๆ: ย้ายจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง ที่จุดตกกระทบ รังสีไม่เพียงสะท้อนจากพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังส่องผ่านได้บางส่วนด้วย การเปลี่ยนผ่านดังกล่าวทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่สวยงามและน่าสนใจมากมาย

การเปลี่ยนแปลงทิศทางการแพร่กระจายของแสงที่ผ่านขอบเขตของสื่อทั้งสองเรียกว่าการหักเหของแสง

ส่วนหนึ่งของลำแสงที่ตกกระทบบนส่วนต่อประสานระหว่างสื่อโปร่งใสสองชิ้นจะสะท้อนออกมา และส่วนหนึ่งจะสะท้อนไปยังสื่ออื่น ในกรณีนี้ ทิศทางของลำแสงที่ผ่านไปยังสื่ออื่นจะเปลี่ยนไป ดังนั้นปรากฏการณ์นี้จึงเรียกว่าการหักเหของแสง และลำแสงนั้นเรียกว่าการหักเห

1 - ลำแสงตกกระทบ

2 - ลำแสงสะท้อน

3 – ลำแสงหักเห α β

OO 1 - ขอบเขตระหว่างสองสื่อ

MN - ตั้งฉาก O O 1

มุมที่เกิดจากลำแสงและมุมตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวซึ่งลดลงถึงจุดตกกระทบของลำแสงเรียกว่ามุมหักเห γ (แกมมา)

แสงในสุญญากาศเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กม./วินาที ในตัวกลางใดๆ ก็ตาม ความเร็วของแสงจะน้อยกว่าในสุญญากาศเสมอ ดังนั้นเมื่อแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง ความเร็วของมันจะลดลงและนี่คือสาเหตุของการหักเหของแสง ยิ่งความเร็วของการแพร่กระจายแสงในตัวกลางที่กำหนดต่ำลงเท่าใด ความหนาแน่นเชิงแสงของตัวกลางก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น อากาศมีความหนาแน่นเชิงแสงสูงกว่าสุญญากาศ เนื่องจากความเร็วของแสงในอากาศค่อนข้างน้อยกว่าในสุญญากาศ ความหนาแน่นเชิงแสงของน้ำมากกว่าความหนาแน่นเชิงแสงของอากาศ เนื่องจากความเร็วของแสงในอากาศจะมากกว่าในน้ำ

ยิ่งความหนาแน่นของแสงของสื่อสองชนิดแตกต่างกันมากเท่าใด แสงก็ยิ่งหักเหไปที่ส่วนต่อประสานมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งความเร็วของแสงเปลี่ยนที่ส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางทั้งสองมากเท่าใด แสงก็จะยิ่งหักเหมากขึ้นเท่านั้น

สสารโปร่งใสแต่ละชนิดมีลักษณะทางกายภาพที่สำคัญ เช่น ดัชนีการหักเหของแสง น.มันแสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงในสสารที่กำหนดน้อยกว่าในสุญญากาศกี่เท่า

ดัชนีหักเห

สาร		สาร		สาร
		เกลือสินเธาว์		น้ำมันสน
		น้ำมันซีดาร์		เอทานอล
กลีเซอรอล		ลูกแก้ว		แก้ว (แสง)
		คาร์บอนไดซัลไฟด์

อัตราส่วนระหว่างมุมตกกระทบและมุมหักเหขึ้นอยู่กับความหนาแน่นเชิงแสงของตัวกลางแต่ละตัว ถ้าลำแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงสูง มุมหักเหจะน้อยกว่ามุมตกกระทบ หากลำแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงสูงกว่า มุมหักเหจะน้อยกว่ามุมตกกระทบ ถ้าลำแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงสูงกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่า มุมหักเหจะมากกว่ามุมตกกระทบ

นั่นคือถ้า n 1 γ; ถ้า n 1 >n 2 แล้ว α<γ.

กฎการหักเหของแสง :

ลำแสงตกกระทบ ลำแสงหักเห และเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวที่จุดตกกระทบของลำแสงอยู่ในระนาบเดียวกัน

อัตราส่วนของมุมตกกระทบและมุมหักเหถูกกำหนดโดยสูตร

โดยที่ไซน์ของมุมตกกระทบคือไซน์ของมุมหักเห

ค่าของไซน์และแทนเจนต์สำหรับมุม 0 - 900

องศา			องศา			องศา

กฎการหักเหของแสงถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวดัตช์ W. Snelius ประมาณปี 1626 ศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Leiden (1613)

สำหรับศตวรรษที่ 16 ทัศนศาสตร์เป็นวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ จากลูกแก้วที่เต็มไปด้วยน้ำซึ่งใช้เป็นเลนส์ แว่นขยายก็ปรากฏขึ้น จากนั้นพวกเขาก็ประดิษฐ์กล้องส่องทางไกลและกล้องจุลทรรศน์ ในเวลานั้น เนเธอร์แลนด์ต้องการกล้องโทรทรรศน์เพื่อส่องดูชายฝั่งและหลบหนีจากศัตรูได้ทันท่วงที เป็นเลนส์ที่รับประกันความสำเร็จและความน่าเชื่อถือของการนำทาง ดังนั้นในเนเธอร์แลนด์ นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากจึงสนใจเรื่องทัศนศาสตร์ Skel Van Royen ชาวดัตช์ (Snelius) สังเกตว่าลำแสงบาง ๆ สะท้อนในกระจกอย่างไร เขาวัดมุมตกกระทบและมุมสะท้อนและพบว่ามุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ เขายังเป็นเจ้าของกฎแห่งการสะท้อนแสงอีกด้วย เขาอนุมานกฎการหักเหของแสง

พิจารณากฎการหักเหของแสง

ในนั้น - ดัชนีการหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางตัวที่สองเทียบกับตัวแรกในกรณีที่ตัวที่สองมีความหนาแน่นของแสงสูง หากแสงหักเหและผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่า จะได้ α< γ, тогда

ถ้าตัวกลางตัวแรกเป็นสุญญากาศ ดังนั้น n 1 =1 แล้ว

ดัชนีนี้เรียกว่าดัชนีหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลางที่สอง:

ความเร็วของแสงในสุญญากาศคือความเร็วของแสงในตัวกลางที่กำหนด

ผลที่ตามมาของการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศของโลกคือความจริงที่ว่าเราเห็นดวงอาทิตย์และดวงดาวเหนือตำแหน่งจริงเล็กน้อย การหักเหของแสงสามารถอธิบายการเกิดขึ้นของภาพลวงตา รุ้งกินน้ำ ... ปรากฏการณ์ของการหักเหของแสงเป็นพื้นฐานของหลักการทำงานของอุปกรณ์แสงเชิงตัวเลข: กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ กล้อง

ในวิชาฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 คุณได้ทำความคุ้นเคยกับปรากฏการณ์การหักเหของแสง ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่หนึ่งๆ จากความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของแสง คุณจะสามารถเข้าใจสาเหตุทางกายภาพของการหักเหของแสงและอธิบายปรากฏการณ์แสงอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแสงได้

ข้าว. 141. ผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง ลำแสงจะหักเห นั่นคือเปลี่ยนทิศทางของการแพร่กระจาย

ตามกฎการหักเหของแสง (รูปที่ 141):

• รังสีตกกระทบหักเหและตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวที่จุดตกกระทบของลำแสงอยู่ในระนาบเดียวกัน อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับสื่อทั้งสองนี้

โดยที่ n 21 คือดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางตัวที่สองที่สัมพันธ์กับตัวกลางตัวแรก

ถ้าลำแสงผ่านเข้าสู่ตัวกลางใดๆ จากสุญญากาศแล้ว

โดยที่ n คือดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ (หรือเพียงแค่ดัชนีการหักเหของแสง) ของตัวกลางที่สอง ในกรณีนี้ "สภาพแวดล้อม" แรกคือสุญญากาศซึ่งเป็นดัชนีสัมบูรณ์ซึ่งถือเป็นหนึ่งเดียว

กฎของการหักเหของแสงถูกค้นพบในเชิงประจักษ์โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Willebord Snellius ในปี 1621 กฎนี้ถูกกำหนดขึ้นในบทความเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ซึ่งพบในเอกสารของนักวิทยาศาสตร์หลังจากที่เขาเสียชีวิต

หลังจากการค้นพบ Snell นักวิทยาศาสตร์หลายคนตั้งสมมติฐานว่าการหักเหของแสงเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความเร็วเมื่อผ่านขอบเขตของสื่อทั้งสอง ความถูกต้องของสมมติฐานนี้ได้รับการยืนยันโดยการพิสูจน์ทางทฤษฎีที่ดำเนินการโดยอิสระโดยนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Pierre Fermat (ในปี 1662) และ Christian Huygens นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ (ในปี 1690) พวกเขามาถึงผลลัพธ์เดียวกันโดยเส้นทางที่แตกต่างกันซึ่งพิสูจน์ได้ว่า

• อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับตัวกลางทั้งสองนี้ เท่ากับอัตราส่วนของความเร็วแสงในตัวกลางเหล่านี้:

จากสมการ (3) เป็นไปตามว่าถ้ามุมหักเห β น้อยกว่ามุมตกกระทบ a ดังนั้นแสงของความถี่ที่กำหนดในตัวกลางที่สองจะแพร่กระจายช้ากว่าตัวแรก นั่นคือ V 2

ความสัมพันธ์ของปริมาณที่รวมอยู่ในสมการ (3) เป็นเหตุผลที่ดีสำหรับการปรากฏตัวของการกำหนดอื่นของคำจำกัดความของดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์:

• ดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลางที่สองเทียบกับตัวแรกคือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของความเร็วแสงในตัวกลางเหล่านี้:

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

ให้ลำแสงผ่านจากสุญญากาศไปยังตัวกลาง แทนที่ v1 ในสมการ (4) ด้วยความเร็วแสงในสุญญากาศ c และ v 2 ด้วยความเร็วแสงในตัวกลาง v เราได้สมการ (5) ซึ่งเป็นคำจำกัดความของดัชนีหักเหสัมบูรณ์:

• ดัชนีหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลางคือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของความเร็วของแสงในสุญญากาศต่อความเร็วของแสงในตัวกลางที่กำหนด:

ตามสมการ (4) และ (5) n 21 แสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงเปลี่ยนไปกี่ครั้งเมื่อผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งและ n - เมื่อผ่านจากสุญญากาศไปยังตัวกลาง นี่คือความหมายทางกายภาพของดัชนีการหักเหของแสง

ค่าของดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ n ของสารใดๆ มีค่ามากกว่าเอกภาพ (ข้อมูลนี้ได้รับการยืนยันจากข้อมูลที่มีอยู่ในตารางของหนังสืออ้างอิงทางกายภาพ) จากนั้น ตามสมการ (5) c/v > 1 และ c > v กล่าวคือ ความเร็วของแสงในสสารใด ๆ จะน้อยกว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศ

โดยไม่ต้องให้เหตุผลที่เข้มงวด (ซับซ้อนและยุ่งยาก) เราทราบว่าสาเหตุของการลดความเร็วของแสงในระหว่างการเปลี่ยนจากสุญญากาศไปสู่สสารคือปฏิสัมพันธ์ของคลื่นแสงกับอะตอมและโมเลกุลของสสาร ยิ่งความหนาแน่นเชิงแสงของสสารมากเท่าไร ปฏิกิริยานี้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความเร็วของแสงก็จะยิ่งต่ำลง และดัชนีการหักเหของแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นความเร็วของแสงในตัวกลางและดัชนีหักเหสัมบูรณ์ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของตัวกลางนี้

ตามค่าตัวเลขของดัชนีหักเหของสาร เราสามารถเปรียบเทียบความหนาแน่นของแสงได้ ตัวอย่างเช่น ดัชนีการหักเหของแสงของแก้วประเภทต่างๆ มีค่าตั้งแต่ 1.470 ถึง 2.040 ในขณะที่ดัชนีการหักเหของแสงของน้ำอยู่ที่ 1.333 ซึ่งหมายความว่าแก้วเป็นสื่อที่มีความหนาแน่นทางแสงมากกว่าน้ำ

ให้เราหันไปที่รูปที่ 142 ด้วยความช่วยเหลือซึ่งเราสามารถอธิบายได้ว่าทำไมที่ขอบเขตของสื่อทั้งสองเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแสงก็เปลี่ยนไปเช่นกัน

ข้าว. 142. เมื่อคลื่นแสงผ่านจากอากาศสู่น้ำ ความเร็วของแสงจะลดลง ด้านหน้าของคลื่นและด้วยความเร็วของมันจะเปลี่ยนทิศทาง

รูปแสดงคลื่นแสงที่ผ่านจากอากาศสู่น้ำและตกกระทบบนส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางเหล่านี้ที่มุม a ในอากาศ แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v 1 และในน้ำด้วยความเร็วที่ช้าลง v 2

จุด A ของคลื่นมาถึงขอบเขตก่อน ในช่วงเวลา Δt จุด B ซึ่งเคลื่อนที่ในอากาศด้วยความเร็วเท่ากัน v 1 จะถึงจุด B "ในช่วงเวลาเดียวกัน จุด A ซึ่งเคลื่อนที่ในน้ำด้วยความเร็วต่ำกว่า v 2 จะครอบคลุมระยะทางที่สั้นกว่า ถึงจุด A เท่านั้น" ในกรณีนี้ สิ่งที่เรียกว่าหน้าคลื่น A "B" ในน้ำจะหมุนในมุมหนึ่งเมื่อเทียบกับด้านหน้าของคลื่น AB ในอากาศ และเวกเตอร์ความเร็ว (ซึ่งมักจะตั้งฉากกับหน้าคลื่นและสอดคล้องกับทิศทางการแพร่กระจายของมัน) หมุนเข้าใกล้เส้นตรง OO" ซึ่งตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลาง ในกรณีนี้ มุมหักเห β จะน้อยกว่า กว่ามุมตกกระทบ α นี่คือการหักเหของแสงที่เกิดขึ้น

นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้จากรูปที่เมื่อเปลี่ยนไปใช้ตัวกลางอื่นและการหมุนของหน้าคลื่น ความยาวคลื่นก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เมื่อเปลี่ยนไปใช้ตัวกลางที่มีความหนาแน่นเชิงแสง ความเร็วจะลดลง ความยาวคลื่นก็ลดลงเช่นกัน (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.

คำถาม

1. สารใดในสองอย่างนี้มีความหนาแน่นทางแสงมากกว่ากัน?
2. ดัชนีการหักเหของแสงถูกกำหนดอย่างไรในแง่ของความเร็วแสงในตัวกลาง?
3. แสงเดินทางเร็วที่สุดที่ไหน?
4. อะไรคือเหตุผลทางกายภาพที่ทำให้ความเร็วแสงลดลงเมื่อผ่านจากสุญญากาศไปยังตัวกลางหรือจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นของแสงต่ำกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นสูงกว่า
5. อะไรเป็นตัวกำหนด (เช่น ขึ้นอยู่กับอะไร) ดัชนีหักเหสัมบูรณ์ของตัวกลางและความเร็วของแสงในตัวกลาง
6. อธิบายว่ารูปที่ 142 แสดงให้เห็นอย่างไร

ออกกำลังกาย

ทัศนศาสตร์เป็นหนึ่งในสาขาฟิสิกส์ที่เก่าแก่ที่สุด ตั้งแต่สมัยกรีกโบราณ นักปรัชญาหลายคนสนใจกฎการเคลื่อนที่และการแพร่กระจายของแสงในวัสดุโปร่งใสต่างๆ เช่น น้ำ แก้ว เพชร และอากาศ ในบทความนี้จะพิจารณาถึงปรากฏการณ์การหักเหของแสงโดยเน้นที่ดัชนีการหักเหของแสงในอากาศ

เอฟเฟกต์การหักเหของลำแสง

ทุกคนในชีวิตของเขาประสบกับผลกระทบนี้หลายร้อยครั้งเมื่อเขามองไปที่ก้นอ่างเก็บน้ำหรือแก้วน้ำที่มีวัตถุบางอย่างวางอยู่ ในขณะเดียวกัน อ่างเก็บน้ำก็ดูไม่ลึกเท่าของจริง และวัตถุในแก้วน้ำก็ดูผิดรูปหรือแตกหัก

ปรากฏการณ์การหักเหของแสงประกอบด้วยการหักเหของเส้นโคจรเป็นเส้นตรงเมื่อมันตัดผ่านส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุโปร่งใสสองชิ้น การสรุปข้อมูลการทดลองจำนวนมากในตอนต้นของศตวรรษที่ 17 Dutchman Willebrord Snell ได้รับนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายปรากฏการณ์นี้ได้อย่างถูกต้อง นิพจน์นี้เขียนในรูปแบบต่อไปนี้:

n 1 *บาป(θ 1) = n 2 *บาป(θ 2) = คงที่

ที่นี่ n 1 , n 2 คือดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ในวัสดุที่เกี่ยวข้อง θ 1 และ θ 2 คือมุมระหว่างลำแสงที่ตกกระทบและหักเหและตั้งฉากกับระนาบส่วนต่อประสาน ซึ่งลากผ่านจุดตัดของลำแสง และเครื่องบินลำนี้

สูตรนี้เรียกว่ากฎของ Snell หรือ Snell-Descartes (ชาวฝรั่งเศสเป็นผู้เขียนในรูปแบบที่นำเสนอ ชาวดัตช์ไม่ใช้ไซน์ แต่เป็นหน่วยความยาว)

นอกจากสูตรนี้แล้ว ปรากฏการณ์การหักเหยังอธิบายโดยกฎอีกข้อหนึ่ง ซึ่งเป็นลักษณะทางเรขาคณิต มันอยู่ในความจริงที่ว่าเครื่องหมายตั้งฉากกับระนาบและรังสีสองเส้น (หักเหและตกกระทบ) อยู่ในระนาบเดียวกัน

ดัชนีหักเหสัมบูรณ์

ค่านี้รวมอยู่ในสูตร Snell และค่ามีบทบาทสำคัญ ในทางคณิตศาสตร์ ดัชนีการหักเหของแสง n สอดคล้องกับสูตร:

สัญลักษณ์ c คือความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ มีขนาดประมาณ 3*10 8 ม./วินาที ค่า v คือความเร็วแสงในตัวกลาง ดังนั้น ดัชนีการหักเหของแสงจะสะท้อนถึงปริมาณการชะลอตัวของแสงในตัวกลางที่เกี่ยวกับพื้นที่ไร้อากาศ

ข้อสรุปที่สำคัญสองประการตามมาจากสูตรข้างต้น:

• ค่าของ n มากกว่า 1 เสมอ (สำหรับสุญญากาศมีค่าเท่ากับหนึ่ง);
• มันเป็นปริมาณที่ไร้มิติ

ตัวอย่างเช่น ดัชนีการหักเหของแสงในอากาศคือ 1.00029 ในขณะที่น้ำมีค่าเท่ากับ 1.33

ดัชนีการหักเหของแสงไม่ใช่ค่าคงที่สำหรับตัวกลางเฉพาะ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับแต่ละความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มันมีความหมายในตัวเอง ดังนั้นตัวเลขข้างต้นจึงสอดคล้องกับอุณหภูมิ 20 o C และส่วนสีเหลืองของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (ความยาวคลื่น - ประมาณ 580-590 นาโนเมตร)

การพึ่งพาอาศัยกันของค่า n กับความถี่ของแสงนั้นแสดงออกมาในการสลายแสงสีขาวโดยปริซึมเป็นสีต่างๆ รวมถึงการก่อตัวของรุ้งบนท้องฟ้าในช่วงที่มีฝนตกหนัก

ดัชนีการหักเหของแสงในอากาศ

ค่าของมัน (1.00029) ถูกกำหนดไว้แล้วข้างต้น เนื่องจากดัชนีหักเหของอากาศแตกต่างกันเฉพาะในทศนิยมตำแหน่งที่สี่จากศูนย์ ดังนั้นสำหรับการแก้ปัญหาในทางปฏิบัติจึงถือว่าเท่ากับหนึ่ง ความแตกต่างเล็กน้อยของ n สำหรับอากาศจากเอกภาพบ่งชี้ว่าแสงไม่ได้ถูกทำให้ช้าลงโดยโมเลกุลของอากาศ ซึ่งสัมพันธ์กับความหนาแน่นที่ค่อนข้างต่ำ ดังนั้น ความหนาแน่นเฉลี่ยของอากาศคือ 1.225 กก./ม.3 นั่นคือเบากว่าน้ำจืดมากกว่า 800 เท่า

อากาศเป็นสื่อที่เบาบาง กระบวนการในการชะลอความเร็วของแสงในวัตถุนั้นเป็นธรรมชาติของควอนตัมและเกี่ยวข้องกับการดูดซับและการปล่อยโฟตอนโดยอะตอมของสสาร

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอากาศ (เช่น การเพิ่มขึ้นของปริมาณไอน้ำในอากาศ) และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในดัชนีการหักเหของแสง ตัวอย่างที่เด่นชัดคือผลกระทบของภาพลวงตาในทะเลทรายซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงของชั้นอากาศที่มีอุณหภูมิต่างกัน

อินเทอร์เฟซแก้วอากาศ

แก้วเป็นสื่อที่มีความหนาแน่นมากกว่าอากาศ ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์อยู่ในช่วงตั้งแต่ 1.5 ถึง 1.66 ขึ้นอยู่กับประเภทของแก้ว หากเราใช้ค่าเฉลี่ย 1.55 การหักเหของลำแสงที่ส่วนต่อประสานกระจกอากาศสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

บาป (θ 1) / บาป (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1.55

ค่าของ n 21 เรียกว่าดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของอากาศ - แก้ว หากลำแสงออกจากแก้วไปในอากาศควรใช้สูตรต่อไปนี้:

บาป (θ 1) / บาป (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1.55 \u003d 0.645

หากมุมของลำแสงหักเหในกรณีหลังเท่ากับ 90 o แสดงว่ามุมนั้นเรียกว่าวิกฤต สำหรับขอบเขตของอากาศแก้วจะเท่ากับ:

θ 1 \u003d อาร์คซิน (0.645) \u003d 40.17 o

หากลำแสงตกลงบนขอบแก้ว-อากาศที่มีมุมมากกว่า 40.17 o ลำแสงจะสะท้อนกลับเข้าไปในกระจกอย่างสมบูรณ์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "การสะท้อนภายในทั้งหมด"

มุมวิกฤตจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อลำแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นสูง (จากแก้วสู่อากาศ แต่จะไม่ใช่ในทางกลับกัน)

สาขาการประยุกต์ใช้เครื่องวัดการหักเหของแสง

อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องวัดการหักเหของแสง IRF-22

แนวคิดของดัชนีการหักเหของแสง

วางแผน

การหักเหของแสง ลักษณะและสาระสำคัญของวิธีการ

ในการระบุสารและตรวจสอบความบริสุทธิ์ ให้ใช้

หักเห

ดัชนีหักเหของสาร- ค่าที่เท่ากับอัตราส่วนของความเร็วเฟสของแสง (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ในสุญญากาศและตัวกลางที่มองเห็น

ดัชนีการหักเหของแสงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารและความยาวคลื่น

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบเทียบกับ

เส้นปกติที่ลากไปยังระนาบการหักเหของแสง (α) ของลำแสงไปยังไซน์ของมุมหักเห

การหักเห (β) ระหว่างการเปลี่ยนลำแสงจากตัวกลาง A ไปยังตัวกลาง B เรียกว่าดัชนีการหักเหสัมพัทธ์ของสื่อคู่นี้

ค่า n คือดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลาง B ตาม

สัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม A และ

ดัชนีหักเหสัมพัทธ์ของตัวกลาง A ที่เกี่ยวกับ

ดัชนีหักเหของลำแสงที่ตกกระทบบนตัวกลางจากอากาศไร้อากาศ

ช่องว่างนี้เรียกว่าดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์หรือ

เพียงแค่ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่กำหนด (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1 - ดัชนีหักเหของสื่อต่างๆ

ของเหลวมีค่าดัชนีการหักเหของแสงอยู่ในช่วง 1.2-1.9 แข็ง

สาร 1.3-4.0. แร่ธาตุบางชนิดไม่มีค่าอินดิเคเตอร์ที่แน่นอน

สำหรับการหักเห ค่าของมันอยู่ใน "ทางแยก" บางอย่างและเป็นตัวกำหนด

เนื่องจากการมีสิ่งเจือปนในโครงสร้างผลึกซึ่งเป็นตัวกำหนดสี

คริสตัล

การระบุแร่ด้วย "สี" เป็นเรื่องยาก ดังนั้นแร่คอรันดัมจึงมีอยู่ในรูปของทับทิม ไพลิน ลิวโคแซฟไฟร์ ซึ่งต่างกันที่

ดัชนีการหักเหของแสงและสี คอรันดัมสีแดงเรียกว่าทับทิม

(ส่วนผสมโครเมียม), ฟ้าไม่มีสี, ฟ้าอ่อน, ชมพู, เหลือง, เขียว,

สีม่วง - ไพลิน (สิ่งเจือปนของโคบอลต์, ไททาเนียม, ฯลฯ ) สีสว่าง

ไนย์แซฟไฟร์หรือคอรันดัมไร้สีเรียกว่า ลิวโคแซฟไฟร์ (อย่างแพร่หลาย

ใช้ในเลนส์เป็นตัวกรองแสง) ดัชนีหักเหของผลึกเหล่านี้

แผงลอยอยู่ในช่วง 1.757-1.778 และเป็นพื้นฐานสำหรับการระบุ

รูปที่ 3.1 - ทับทิม รูปที่ 3.2 - ไพลินสีน้ำเงิน

ของเหลวอินทรีย์และอนินทรีย์ยังมีค่าดัชนีการหักเหของแสงที่มีลักษณะเฉพาะซึ่งเป็นลักษณะทางเคมี

สารประกอบ nye และคุณภาพของการสังเคราะห์ (ตารางที่ 2):

ตารางที่ 2 - ดัชนีหักเหของของเหลวบางชนิดที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส

4.2. การหักเหของแสง: แนวคิด หลักการ

วิธีการศึกษาสารตามการกำหนดตัวบ่งชี้

(ค่าสัมประสิทธิ์) ของการหักเห (การหักเห) เรียกว่าการหักเหของแสง (จาก

ลาดพร้าว หักเห - หักเหและกรีก เมตร - ฉันวัด) การหักเหของแสง

(refractometric method) ใช้ในการระบุสารเคมี

สารประกอบ การวิเคราะห์เชิงปริมาณและโครงสร้าง

พารามิเตอร์ทางเคมีของสาร ใช้หลักการหักเหของแสง

ในเครื่องวัดการหักเหของแสง Abbe แสดงโดยรูปที่ 1

รูปที่ 1 - หลักการหักเหของแสง

บล็อกปริซึม Abbe ประกอบด้วยปริซึมสี่เหลี่ยมสองอัน: แบบส่องสว่าง

ร่างกายและการวัดพับโดยด้านตรงข้ามมุมฉาก ไฟส่องสว่าง-

ปริซึมมีด้านตรงข้ามมุมฉากที่หยาบ (ด้าน) และมีวัตถุประสงค์

เชนาสำหรับส่องตัวอย่างของเหลวที่อยู่ระหว่างปริซึม

แสงที่กระจัดกระจายจะผ่านชั้นระนาบขนานของของเหลวที่ทำการตรวจสอบ และถูกหักเหในของเหลวและตกลงบนปริซึมการวัด ปริซึมการวัดทำจากแก้วที่มีความหนาแน่นทางแสง (หินเหล็กไฟหนัก) และมีดัชนีการหักเหของแสงมากกว่า 1.7 ด้วยเหตุนี้ Abbe refractometer จึงวัดค่า n ได้น้อยกว่า 1.7 การเพิ่มช่วงการวัดของดัชนีการหักเหของแสงทำได้โดยการเปลี่ยนปริซึมการวัดเท่านั้น

ตัวอย่างทดสอบถูกเทลงบนใบหน้าด้านตรงข้ามมุมฉากของปริซึมการวัดและกดให้ชิดกับปริซึมเรืองแสง ในกรณีนี้ ช่องว่าง 0.1-0.2 มม. จะยังคงอยู่ระหว่างปริซึมซึ่งตัวอย่างตั้งอยู่ และผ่าน

ซึ่งผ่านการหักเหของแสง เพื่อวัดดัชนีการหักเหของแสง

ใช้ปรากฏการณ์ของการสะท้อนภายในทั้งหมด ประกอบด้วย

ต่อไป.

หากรังสี 1, 2, 3 ตกลงบนส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง ขึ้นอยู่กับว่า

มุมตกกระทบเมื่อสังเกตพวกมันในตัวกลางหักเหจะเป็น

สังเกตการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ที่มีการส่องสว่างต่างกัน มันเชื่อมต่อ

โดยมีการตกกระทบของแสงบางส่วนบนขอบเขตการหักเหของแสงที่มุมประมาณ

คิมถึง 90° เมื่อเทียบกับค่าปกติ (ลำแสง 3) (รูปที่ 2).

รูปที่ 2 - ภาพของรังสีหักเห

รังสีส่วนนี้จะไม่สะท้อนออกมา ดังนั้นจึงกลายเป็นวัตถุที่เบากว่า

การหักเห รังสีที่มีมุมเล็กลงจะสัมผัสและสะท้อนกลับ

และการหักเหของแสง ดังนั้นจึงเกิดพื้นที่ที่มีแสงสว่างน้อยลง ในปริมาณ

เส้นขอบเขตของการสะท้อนกลับทั้งหมดจะมองเห็นได้บนเลนส์ตำแหน่งนั้น

ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการหักเหของแสงของตัวอย่าง

การกำจัดปรากฏการณ์การกระจาย (การทำให้ส่วนต่อประสานระหว่างสองส่วนของการส่องสว่างเป็นสีรุ้งเนื่องจากการใช้แสงสีขาวเชิงซ้อนในเครื่องวัดการหักเหของแสง Abbe) ทำได้โดยใช้ปริซึม Amici สองตัวในตัวชดเชยซึ่งติดตั้งอยู่ใน กล้องโทรทรรศน์. ในเวลาเดียวกัน สเกลจะถูกฉายเข้าไปในเลนส์ (รูปที่ 3) ของเหลว 0.05 มล. ก็เพียงพอสำหรับการวิเคราะห์

รูปที่ 3 - มองผ่านช่องมองภาพของเครื่องวัดการหักเหของแสง (มาตราส่วนที่เหมาะสมจะสะท้อน

ความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้ในหน่วย ppm)

นอกเหนือจากการวิเคราะห์ตัวอย่างองค์ประกอบเดียวแล้วยังมีการวิเคราะห์อย่างกว้างขวาง

ระบบสององค์ประกอบ (สารละลายที่เป็นน้ำ สารละลายของสารที่

หรือตัวทำละลาย) ในระบบสององค์ประกอบในอุดมคติ (การขึ้นรูป-

โดยไม่ต้องเปลี่ยนปริมาตรและความสามารถในการโพลาไรซ์ของส่วนประกอบ) การพึ่งพาอาศัยกันจะปรากฏขึ้น

ดัชนีการหักเหของแสงในองค์ประกอบจะใกล้เคียงกับเส้นตรงหากองค์ประกอบแสดงในรูปของ

เศษส่วนปริมาตร (ร้อยละ)

โดยที่: n, n1, n2 - ดัชนีหักเหของส่วนผสมและส่วนประกอบ

V1 และ V2 เป็นเศษส่วนปริมาตรของส่วนประกอบ (V1 + V2 = 1)

ผลกระทบของอุณหภูมิต่อดัชนีการหักเหของแสงจะถูกกำหนดโดยสอง

ปัจจัย: การเปลี่ยนแปลงจำนวนอนุภาคของเหลวต่อหน่วยปริมาตรและ

การพึ่งพาความสามารถในการเกิดขั้วของโมเลกุลกับอุณหภูมิ ปัจจัยที่สองกลายเป็น

จะมีนัยสำคัญเฉพาะเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงมากเท่านั้น

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของดัชนีการหักเหของแสงเป็นสัดส่วนกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความหนาแน่น เนื่องจากของเหลวทั้งหมดขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน ดัชนีการหักเหของแสงจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของของเหลว แต่ในช่วงอุณหภูมิเล็กน้อยอาจถือว่าคงที่ ด้วยเหตุผลนี้ เครื่องวัดการหักเหของแสงส่วนใหญ่จึงไม่มีการควบคุมอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม บางการออกแบบก็มีให้

การควบคุมอุณหภูมิของน้ำ

การอนุมานเชิงเส้นของดัชนีการหักเหของแสงที่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นที่ยอมรับสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อย (10 - 20°C)

การกำหนดดัชนีการหักเหของแสงที่แน่นอนในช่วงอุณหภูมิกว้างนั้นดำเนินการตามสูตรเชิงประจักษ์ของแบบฟอร์ม:

nt=n0+ที่+bt2+…

สำหรับการวัดการหักเหของแสงของสารละลายในช่วงความเข้มข้นที่กว้าง

ใช้ตารางหรือสูตรเชิงประจักษ์ แสดงการพึ่งพา -

ดัชนีหักเหของสารละลายที่เป็นน้ำของสารบางชนิดต่อความเข้มข้น

ใกล้เคียงกับเส้นตรงและทำให้สามารถกำหนดความเข้มข้นของสารเหล่านี้ได้

น้ำที่มีความเข้มข้นหลากหลาย (รูปที่ 4) โดยใช้การหักเห

เมตร

รูปที่ 4 - ดัชนีหักเหของสารละลายในน้ำ

โดยปกติแล้ว วัตถุที่เป็นของเหลวและของแข็ง n ชิ้นจะถูกกำหนดโดยเครื่องวัดการหักเหของแสงอย่างแม่นยำ

มากถึง 0.0001 ที่พบมากที่สุดคือเครื่องวัดการหักเหของแสง Abbe (รูปที่ 5) พร้อมบล็อกปริซึมและตัวชดเชยการกระจาย ซึ่งทำให้สามารถระบุ nD ด้วยแสง "สีขาว" บนสเกลหรือตัวบ่งชี้แบบดิจิตอลได้

รูปที่ 5 - เครื่องวัดการหักเหของแสง Abbe (IRF-454; IRF-22)

การหักเหหรือการหักเหของแสงเป็นปรากฏการณ์ที่มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางของลำแสงหรือคลื่นอื่น ๆ เกิดขึ้นเมื่อแสงข้ามขอบเขตระหว่างตัวกลางสองตัว ทั้งแบบโปร่งใส (ส่งคลื่นเหล่านี้) และภายในตัวกลางซึ่งคุณสมบัติต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง .

เราพบปรากฏการณ์การหักเหของแสงค่อนข้างบ่อยและมองว่าเป็นปรากฏการณ์ปกติ เราจะเห็นว่าแท่งที่อยู่ในแก้วใสที่มีของเหลวสีนั้น “หัก” ณ จุดที่อากาศและน้ำแยกจากกัน (รูปที่ 1) เมื่อแสงหักเหและสะท้อนระหว่างฝนตก เราจะดีใจเมื่อเห็นรุ้งกินน้ำ (รูปที่ 2)

ดัชนีการหักเหของแสงเป็นลักษณะสำคัญของสารที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ ขึ้นอยู่กับค่าอุณหภูมิ เช่นเดียวกับความยาวคลื่นของคลื่นแสงที่ทำการวิเคราะห์ ตามข้อมูลการควบคุมคุณภาพในสารละลาย ดัชนีการหักเหของแสงจะได้รับผลกระทบจากความเข้มข้นของสารที่ละลายในนั้น ตลอดจนธรรมชาติของตัวทำละลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งดัชนีการหักเหของแสงในเลือดได้รับผลกระทบจากปริมาณโปรตีนที่บรรจุอยู่เนื่องจากความจริงที่ว่าด้วยความเร็วที่แตกต่างกันของการแพร่กระจายของรังสีแสงในตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันทิศทางของพวกมันจะเปลี่ยนที่ส่วนต่อประสานระหว่างสองสื่อ . ถ้าเราแบ่งความเร็วของแสงในสุญญากาศด้วยความเร็วของแสงในสารที่กำลังศึกษา เราจะได้ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ (ดัชนีการหักเหของแสง) ในทางปฏิบัติ ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ (n) ถูกกำหนดขึ้น ซึ่งเป็นอัตราส่วนของความเร็วแสงในอากาศต่อความเร็วแสงในสารที่กำลังศึกษา

ดัชนีการหักเหของแสงถูกหาปริมาณโดยใช้อุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดการหักเหของแสง

การวัดการหักเหของแสงเป็นวิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพที่ง่ายที่สุดวิธีหนึ่ง และสามารถใช้ในห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพในการผลิตสารเคมี อาหาร อาหารเสริมที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เครื่องสำอาง และผลิตภัณฑ์ประเภทอื่น ๆ โดยใช้เวลาและจำนวนตัวอย่างที่จะทดสอบน้อยที่สุด

การออกแบบเครื่องวัดการหักเหของแสงขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่ารังสีของแสงจะสะท้อนออกมาอย่างสมบูรณ์เมื่อผ่านขอบเขตของสื่อสองชนิด (หนึ่งในนั้นคือปริซึมแก้ว และอีกอันคือสารละลายทดสอบ) (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. แผนผังของเครื่องวัดการหักเหของแสง

จากแหล่งกำเนิดแสง (1) ลำแสงตกลงบนพื้นผิวกระจก (2) จากนั้นเมื่อถูกสะท้อนจะผ่านเข้าสู่ปริซึมส่องสว่างด้านบน (3) จากนั้นเข้าสู่ปริซึมวัดด้านล่าง (4) ซึ่งทำจากแก้ว ด้วยดัชนีการหักเหของแสงสูง ระหว่างปริซึม (3) และ (4) หยดตัวอย่าง 1-2 หยดโดยใช้เส้นเลือดฝอย เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายเชิงกลต่อปริซึม ไม่จำเป็นต้องสัมผัสพื้นผิวด้วยเส้นเลือดฝอย

เลนส์ใกล้ตา (9) มองเห็นช่องที่มีเส้นขีดขวางเพื่อตั้งค่าส่วนต่อประสาน โดยการเลื่อนช่องมองภาพจุดตัดของช่องจะต้องอยู่ในแนวเดียวกับส่วนต่อประสาน (รูปที่ 4) ระนาบของปริซึม (4) มีบทบาทในส่วนต่อประสานบนพื้นผิวที่ลำแสงหักเห เนื่องจากรังสีกระจัดกระจาย ขอบของแสงและเงาจึงกลายเป็นพร่ามัวและเป็นสีรุ้ง ปรากฏการณ์นี้ถูกกำจัดโดยตัวชดเชยการกระจาย (5) จากนั้นลำแสงจะผ่านเลนส์ (6) และปริซึม (7) บนจาน (8) มีเส้นเล็ง (เส้นตรงสองเส้นตัดกันตามขวาง) รวมถึงมาตราส่วนที่มีดัชนีการหักเหของแสงซึ่งสังเกตได้จากช่องมองภาพ (9) ใช้ในการคำนวณดัชนีการหักเหของแสง

เส้นแบ่งของขอบเขตของสนามจะสอดคล้องกับมุมของการสะท้อนทั้งหมดภายใน ซึ่งขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงของตัวอย่าง

เครื่องวัดการหักเหของแสงใช้เพื่อกำหนดความบริสุทธิ์และความถูกต้องของสาร วิธีนี้ยังใช้ในการกำหนดความเข้มข้นของสารในสารละลายระหว่างการควบคุมคุณภาพ ซึ่งคำนวณจากกราฟการสอบเทียบ (กราฟแสดงการพึ่งพาดัชนีการหักเหของแสงของตัวอย่างตามความเข้มข้น)

ใน KorolevPharm ดัชนีการหักเหของแสงถูกกำหนดตามเอกสารกำกับดูแลที่ได้รับอนุมัติระหว่างการควบคุมวัตถุดิบที่เข้ามา ในสารสกัดจากการผลิตของเราเอง ตลอดจนในการผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป การตัดสินใจดำเนินการโดยพนักงานที่มีคุณสมบัติของห้องปฏิบัติการทางกายภาพและเคมีที่ได้รับการรับรองโดยใช้เครื่องวัดการหักเหของแสง IRF-454 B2M

หากอิงตามผลลัพธ์ของการควบคุมการป้อนวัตถุดิบ ดัชนีการหักเหของแสงไม่เป็นไปตามข้อกำหนดที่จำเป็น แผนกควบคุมคุณภาพจะร่างพระราชบัญญัติการไม่เป็นไปตามข้อกำหนดขึ้น โดยอิงตามการส่งคืนวัตถุดิบชุดนี้ไปยัง ซัพพลายเออร์

วิธีการกำหนด

1. ก่อนเริ่มการวัดจะมีการตรวจสอบความสะอาดของพื้นผิวของปริซึมที่สัมผัสกัน

2. การตรวจสอบจุดศูนย์ เราใช้น้ำกลั่น 2÷3 หยดกับพื้นผิวของปริซึมวัด ปิดอย่างระมัดระวังด้วยปริซึมเรืองแสง เปิดหน้าต่างรับแสงและใช้กระจกตั้งแหล่งกำเนิดแสงในทิศทางที่เข้มที่สุด เมื่อหมุนสกรูของเลนส์ตา เราจะได้ความแตกต่างที่ชัดเจนและคมชัดระหว่างส่วนที่มืดและส่วนที่สว่างในมุมมองของมัน เราหมุนสกรูและกำหนดเส้นของเงาและแสงให้ตรงกับจุดที่เส้นตัดกันในหน้าต่างด้านบนของช่องมองภาพ บนเส้นแนวตั้งในหน้าต่างด้านล่างของช่องมองภาพเราจะเห็นผลลัพธ์ที่ต้องการ - ดัชนีการหักเหของน้ำกลั่นที่ 20 ° C (1.333) หากการอ่านแตกต่างกันให้ตั้งค่าสกรูเป็นดัชนีการหักเหของแสงเป็น 1.333 และใช้กุญแจ (ถอดสกรูปรับ) นำเส้นขอบของเงาและแสงไปที่จุดตัดของเส้น

3. กำหนดดัชนีการหักเหของแสง ยกห้องของแสงปริซึมและนำน้ำออกด้วยกระดาษกรองหรือผ้าเช็ดปาก จากนั้น หยดสารละลายทดสอบ 1-2 หยดลงบนพื้นผิวของปริซึมการวัดและปิดช่อง เราหมุนสกรูจนกระทั่งเส้นขอบของเงาและแสงตรงกับจุดตัดของเส้น บนเส้นแนวตั้งในหน้าต่างด้านล่างของช่องมองภาพ เราจะเห็นผลลัพธ์ที่ต้องการ - ดัชนีการหักเหของแสงของตัวอย่างทดสอบ เราคำนวณดัชนีการหักเหของแสงในระดับในหน้าต่างด้านล่างของช่องมองภาพ

4. การใช้กราฟการสอบเทียบ เราสร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารละลายและดัชนีการหักเหของแสง ในการสร้างกราฟ จำเป็นต้องเตรียมสารละลายมาตรฐานที่มีความเข้มข้นหลายความเข้มข้นโดยใช้การเตรียมสารบริสุทธิ์ทางเคมี วัดดัชนีการหักเหของแสงและพล็อตค่าที่ได้รับบนแกนพิกัด และวางแผนความเข้มข้นของสารละลายที่สอดคล้องกันบนแกน abscissa จำเป็นต้องเลือกช่วงความเข้มข้นที่สังเกตความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเข้มข้นและดัชนีการหักเหของแสง เราวัดดัชนีการหักเหของแสงของตัวอย่างทดสอบและใช้กราฟเพื่อกำหนดความเข้มข้น