Tablo 1. Kristallerin kırılma indeksleri.
kırılma indisi Dalga boyları belirli spektral çizgilere karşılık gelen, spektrumun görünür kısmındaki ışınlar için 18° C'de bazı kristaller. Bu çizgilerin ait olduğu elemanlar belirtilmiştir; Bu çizgilerin yaklaşık dalga boyları λ da Angstrom birimleriyle gösterilir.
| λ (Å) | Kireç direği | Kalsiyum floriti | Kaya tuzu | Silvin | |
| sıradan l. | olağanüstü l. | ||||
| 6708 (Li, cr. l.) | 1,6537 | 1,4843 | 1,4323 | 1,5400 | 1,4866 |
| 6563 (N, cr. l.) | 1,6544 | 1,4846 | 1,4325 | 1,5407 | 1,4872 |
| 6438 (Cd, cr. l.) | 1,6550 | 1,4847 | 1,4327 | 1,5412 | 1,4877 |
| 5893 (Na, l.l.) | 1,6584 | 1,4864 | 1,4339 | 1,5443 | 1,4904 |
| 5461 (Hg, g.l.) | 1,6616 | 1,4879 | 1,4350 | 1,5475 | 1,4931 |
| 5086 (Cd, z.l.) | 1,6653 | 1,4895 | 1,4362 | 1,5509 | 1,4961 |
| 4861 (N, z.l.) | 1,6678 | 1,4907 | 1,4371 | 1,5534 | 1,4983 |
| 4800 (Cd, s.) | 1,6686 | 1,4911 | 1,4379 | 1,5541 | 1,4990 |
| 4047 (Hg, f.l) | 1,6813 | 1,4969 | 1,4415 | 1,5665 | 1,5097 |
Tablo 2. Optik camların kırılma indisleri.
Dalga boyları yaklaşık olarak eşit olan C, D ve F çizgileri: 0,6563 μ (μm), 0,5893 μ ve 0,4861 μ.
| Optik gözlük | Tanım | n C | ve D | nF |
| Borosilikat taç | 516/641 | 1,5139 | 1,5163 | 1,5220 |
| Cron | 518/589 | 1,5155 | 1,5181 | 1,5243 |
| Hafif çakmaktaşı | 548/459 | 1,5445 | 1,5480 | 1,5565 |
| Barit tacı | 659/560 | 1,5658 | 1,5688 | 1,5759 |
| - || - | 572/576 | 1,5697 | 1,5726 | 1,5796 |
| Hafif çakmaktaşı | 575/413 | 1,5709 | 1,5749 | 1,5848 |
| Barit hafif çakmaktaşı | 579/539 | 1,5763 | 1,5795 | 1,5871 |
| Ağır kronlar | 589/612 | 1,5862 | 1,5891 | 1,5959 |
| - || - | 612/586 | 1,6095 | 1,6126 | 1,6200 |
| Çakmaktaşı | 512/369 | 1,6081 | 1,6129 | 1,6247 |
| - || - | 617/365 | 1,6120 | 1,6169 | 1,6290 |
| - || - | 619/363 | 1,6150 | 1,6199 | 1,6321 |
| - || - | 624/359 | 1,6192 | 1,6242 | 1,6366 |
| Ağır barit çakmaktaşı | 626/391 | 1,6213 | 1,6259 | 1,6379 |
| Ağır çakmaktaşı | 647/339 | 1,6421 | 1,6475 | 1,6612 |
| - || - | 672/322 | 1,6666 | 1,6725 | 1,6874 |
| - || - | 755/275 | 1,7473 | 1,7550 | 1,7747 |
Tablo 3. Spektrumun görünür kısmındaki kuvarsın kırılma indisleri
Referans tablosu değerleri verir kırılma indisi sıradan ışınlar ( n 0) ve olağanüstü ( hayır) spektrum aralığı için yaklaşık 0,4 ila 0,70 μ arasındadır.
| λ (μ) | n 0 | hayır | Erimiş kuvars |
| 0,404656 | 1,557356 | 1,56671 | 1,46968 |
| 0,434047 | 1,553963 | 1,563405 | 1,46690 |
| 0,435834 | 1,553790 | 1,563225 | 1,46675 |
| 0,467815 | 1,551027 | 1,560368 | 1,46435 |
| 0,479991 | 1,550118 | 1,559428 | 1,46355 |
| 0,486133 | 1,549683 | 1,558979 | 1,46318 |
| 0,508582 | 1,548229 | 1,557475 | 1,46191 |
| 0,533852 | 1,546799 | 1,555996 | 1,46067 |
| 0,546072 | 1,546174 | 1,555350 | 1,46013 |
| 0,58929 | 1,544246 | 1,553355 | 1,45845 |
| 0,643874 | 1,542288 | 1,551332 | 1,45674 |
| 0,656278 | 1,541899 | 1,550929 | 1,45640 |
| 0,706520 | 1,540488 | 1,549472 | 1,45517 |
Tablo 4. Sıvıların kırılma indeksleri.
Tablo kırılma indisi değerlerini gösterir N dalga boyu yaklaşık 0,5893 μ'ye (sarı sodyum çizgisi) eşit olan bir ışın için sıvılar; Ölçümlerin yapıldığı sıvının sıcaklığı N, belirtilir.
| Sıvı | t (°C) | N |
| Alil alkol | 20 | 1,41345 |
| Amil alkol (N.) | 13 | 1,414 |
| Anizol | 22 | 1,5150 |
| Anilin | 20 | 1,5863 |
| Asetaldehit | 20 | 1,3316 |
| Aseton | 19,4 | 1,35886 |
| Benzen | 20 | 1,50112 |
| Bromoform | 19 | 1,5980 |
| Bütil alkol (n.) | 20 | 1,39931 |
| Gliserol | 20 | 1,4730 |
| Diasetil | 18 | 1,39331 |
| Ksilen (meta-) | 20 | 1,49722 |
| Ksilen (orto-) | 20 | 1,50545 |
| Ksilen (para-) | 20 | 1,49582 |
| Metilen klorür | 24 | 1,4237 |
| Metil alkol | 14,5 | 1,33118 |
| Formik asit | 20 | 1,37137 |
| nitrobenzen | 20 | 1,55291 |
| Nitrotoluen (Orto-) | 20,4 | 1,54739 |
| Paraldehit | 20 | 1,40486 |
| Pentan (normal) | 20 | 1,3575 |
| Pentan (izo-) | 20 | 1,3537 |
| Propil alkol (normal) | 20 | 1,38543 |
| Karbon disülfid | 18 | 1,62950 |
| Toluen | 20 | 1,49693 |
| Furfural | 20 | 1,52608 |
| Klorobenzen | 20 | 1,52479 |
| Kloroform | 18 | 1,44643 |
| Kloropikrin | 23 | 1,46075 |
| Karbon tetraklorür | 15 | 1,46305 |
| Etil bromür | 20 | 1,42386 |
| Etil iyodür | 20 | 1,5168 |
| Etil asetat | 18 | 1,37216 |
| Etilbenzen | 20 | 1.4959 |
| Etilen bromür | 20 | 1,53789 |
| Etanol | 18,2 | 1,36242 |
| Etil eter | 20 | 1,3538 |
Tablo 5. Sulu şeker çözeltilerinin kırılma indeksleri.
Aşağıdaki tablo değerleri vermektedir kırılma indisi n konsantrasyona bağlı olarak sulu şeker çözeltileri (20° C'de) İle çözüm ( İle çözeltideki şekerin ağırlık yüzdesini gösterir).
| İle (%) | N | İle (%) | N |
| 0 | 1,3330 | 35 | 1,3902 |
| 2 | 1,3359 | 40 | 1,3997 |
| 4 | 1,3388 | 45 | 1,4096 |
| 6 | 1,3418 | 50 | 1,4200 |
| 8 | 1,3448 | 55 | 1,4307 |
| 10 | 1,3479 | 60 | 1,4418 |
| 15 | 1,3557 | 65 | 1,4532 |
| 20 | 1,3639 | 70 | 1,4651 |
| 25 | 1,3723 | 75 | 1,4774 |
| 30 | 1,3811 | 80 | 1,4901 |
Tablo 6. Suyun kırılma indisleri
Tablo kırılma indisi değerlerini gösterir N 20°C sıcaklıkta ve yaklaşık 0,3 ila 1 μ dalga boyu aralığında su.
| λ (μ) | N | λ (μ) | N | λ(c) | N |
| 0,3082 | 1,3567 | 0,4861 | 1,3371 | 0,6562 | 1,3311 |
| 0,3611 | 1,3474 | 0,5460 | 1,3345 | 0,7682 | 1,3289 |
| 0,4341 | 1,3403 | 0,5893 | 1,3330 | 1,028 | 1,3245 |
Tablo 7. Gazların kırılma indisleri tablosu
Tablo, dalga boyu yaklaşık 0,5893 μ olan D çizgisi için normal koşullar altında n gazın kırılma indislerinin değerlerini vermektedir.
| Gaz | N |
| Azot | 1,000298 |
| Amonyak | 1,000379 |
| Argon | 1,000281 |
| Hidrojen | 1,000132 |
| Hava | 1,000292 |
| gelin | 1,000035 |
| Oksijen | 1,000271 |
| Neon | 1,000067 |
| Karbonmonoksit | 1,000334 |
| Kükürt dioksit | 1,000686 |
| Hidrojen sülfit | 1,000641 |
| Karbon dioksit | 1,000451 |
| Klor | 1,000768 |
| Etilen | 1,000719 |
| su buharı | 1,000255 |
Bir bilgi kaynağı: KISA FİZİKSEL VE TEKNİK KILAVUZ / Cilt 1, - M.: 1960.
24 No'lu DERS İÇİN
"ARAÇLI ANALİZ YÖNTEMLERİ"
REFRAKTOMETRİ.
Edebiyat:
1. V.D. Ponomarev “Analitik Kimya” 1983 246-251
2. A.A. Ishchenko “Analitik Kimya” 2004 s. 181-184
REFRAKTOMETRİ.
Refraktometri, minimum miktarda analit kullanılarak yapılan en basit fiziksel analiz yöntemlerinden biridir ve çok kısa sürede gerçekleştirilir.
Refraktometri- kırılma veya kırılma olgusuna dayalı bir yöntem; Bir ortamdan diğerine geçerken ışığın yayılma yönünün değiştirilmesi.
Kırılma ve ışığın emilmesi, ortamla etkileşiminin bir sonucudur. Refraktometri kelimesi şu anlama gelir: ölçüm kırılma indisinin değeri ile tahmin edilen ışığın kırılması.
Kırılma indeksi değeri N bağlı olmak
1) maddelerin ve sistemlerin bileşimi hakkında,
2) gerçekte hangi konsantrasyonda ve ışık ışınının yolu üzerinde hangi moleküllerle karşılaştığını, çünkü Işığın etkisi altında farklı maddelerin molekülleri farklı şekilde polarize olur. Refraktometrik yöntemin temeli bu bağımlılığa dayanmaktadır.
Bu yöntemin bir takım avantajları vardır ve bunun sonucunda hem kimyasal araştırmalarda hem de teknolojik süreçlerin kontrolünde geniş uygulama alanı bulmuştur.
1) Kırılma indekslerinin ölçülmesi, doğru bir şekilde ve minimum zaman ve malzeme miktarıyla gerçekleştirilen çok basit bir işlemdir.
2) Tipik olarak refraktometreler, ışığın kırılma indisini ve analitin içeriğini belirlemede %10'a kadar doğruluk sağlar
Refraktometri yöntemi özgünlüğü ve saflığı kontrol etmek, tek tek maddeleri tanımlamak ve çözeltiler incelenirken organik ve inorganik bileşiklerin yapısını belirlemek için kullanılır. Refraktometri, iki bileşenli çözeltilerin ve üçlü sistemlerin bileşimini belirlemek için kullanılır.
Yöntemin fiziksel temeli
KIRILMA İNDİSİ.
İkisinde ışığın yayılma hızı arasındaki fark ne kadar büyükse, bir ışık ışınının bir ortamdan diğerine geçerken orijinal yönünden sapması da o kadar büyük olur.
bu ortamlar.
Herhangi iki şeffaf ortam I ve II'nin sınırında bir ışık ışınının kırılmasını ele alalım (Bkz. Şekil). Ortam II'nin daha büyük bir kırılma gücüne sahip olduğu konusunda hemfikir olalım ve bu nedenle, n 1 Ve n 2- ilgili ortamın kırılmasını gösterir. Ortam I vakum veya hava değilse, ışık ışınının geliş açısının günah kırılma açısına oranı, bağıl kırılma indeksi nrel'in değerini verecektir. Değer n bağıl. aynı zamanda söz konusu ortamın kırılma indislerinin oranı olarak da tanımlanabilir.
n göreceli. = ----- = ---
Kırılma indisinin değeri şunlara bağlıdır:
1) maddelerin doğası
Bu durumda bir maddenin doğası, moleküllerinin ışığın etkisi altında deforme olabilirlik derecesi - polarize edilebilirlik derecesi ile belirlenir. Polarizasyon ne kadar yoğun olursa ışığın kırılması da o kadar güçlü olur.
2)gelen ışığın dalga boyu
Kırılma indisi ölçümü, 589,3 nm ışık dalga boyunda (sodyum spektrumunun D çizgisi) gerçekleştirilir.
Kırılma indisinin ışığın dalga boyuna bağımlılığına dağılım denir. Dalga boyu ne kadar kısa olursa kırılma o kadar büyük olur. Bu nedenle farklı dalga boylarındaki ışınlar farklı şekilde kırılır.
3)sıcaklık ölçümün yapıldığı yer. Kırılma indeksini belirlemenin ön koşulu sıcaklık rejimine uygunluktur. Genellikle belirleme 20±0,3 0 C'de yapılır.
Sıcaklık arttıkça kırılma indisi azalır, sıcaklık azaldıkça artar..
Sıcaklık etkilerinin düzeltilmesi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
n t =n 20 + (20-t) 0,0002, burada
hayır – Hoşçakal Belirli bir sıcaklıkta kırılma indisi,
n 20 - 20 0 C'de kırılma indisi
Sıcaklığın gazların ve sıvıların kırılma indekslerinin değerleri üzerindeki etkisi, hacimsel genleşme katsayılarının değerleriyle ilişkilidir. Isıtıldığında tüm gazların ve sıvıların hacmi artar, yoğunluk azalır ve sonuç olarak gösterge azalır
20 0 C'de ölçülen kırılma indisi ve 589,3 nm ışık dalga boyu, indeks ile belirtilir. n D 20
Homojen iki bileşenli bir sistemin kırılma indeksinin durumuna bağımlılığı, bileşenlerin içeriği bilinen bir dizi standart sistem (örneğin çözümler) için kırılma indeksinin belirlenmesiyle deneysel olarak belirlenir.
4) maddenin çözelti içindeki konsantrasyonu.
Birçok sulu madde çözeltisi için, farklı konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda kırılma indisleri güvenilir bir şekilde ölçülür ve bu durumlarda referans kitapları kullanılabilir. refraktometrik tablolar. Uygulama, çözünmüş madde içeriğinin% 10-20'yi geçmediği durumlarda grafik yöntemle birlikte birçok durumda kullanmanın mümkün olduğunu göstermektedir. aşağıdaki gibi doğrusal denklem:
n=n veya +FC,
N-çözeltinin kırılma indisi,
HAYIR- saf bir çözücünün kırılma indisi,
C- çözünen konsantrasyonu,%
F-değeri bulunan ampirik katsayı
Bilinen konsantrasyondaki çözeltilerin kırılma indeksini belirleyerek.
REFRAKTOMETRELER.
Refraktometreler kırılma indeksini ölçmek için kullanılan aletlerdir. Bu cihazların 2 tipi vardır: Abbe tipi ve Pulfrich tipi refraktometre. Her iki durumda da ölçümler maksimum kırılma açısının belirlenmesine dayanmaktadır. Uygulamada, çeşitli sistemlerin refraktometreleri kullanılır: laboratuvar-RL, evrensel RL, vb.
Damıtılmış suyun kırılma indisi n 0 = 1,33299'dur ancak pratikte bu gösterge n 0 olarak referans olarak alınır. =1,333.
Refraktometrelerin çalışma prensibi, sınırlayıcı açı yöntemi (ışığın toplam yansıma açısı) ile kırılma indisinin belirlenmesine dayanmaktadır.
El tipi refraktometre
Abbe refraktometre
Farklı bağıl dielektrik sabitlere sahip iki dielektrik maddeyi ayıran düz bir sınır üzerine bir ışık dalgası gelirse, bu dalga ara yüzeyden yansıtılır ve bir dielektrikten diğerine geçerek kırılır. Şeffaf bir ortamın kırılma gücü, daha çok kırılma indisi olarak adlandırılan kırılma indisi ile karakterize edilir.
Mutlak kırılma indisi
TANIM
Mutlak kırılma indisi Işığın boşluktaki yayılma hızının (), ortamdaki ışığın faz hızına () oranına eşit olan fiziksel bir niceliği adlandırın. Bu kırılma indisi harfiyle belirtilir. Matematiksel olarak kırılma indisinin bu tanımını şu şekilde yazıyoruz:
Herhangi bir madde için (vakum hariç), kırılma indisinin değeri ışığın frekansına ve maddenin parametrelerine (sıcaklık, yoğunluk vb.) bağlıdır. Seyreltilmiş gazlar için kırılma indisi eşit alınır.
Madde anizotropik ise n, ışığın hareket ettiği yöne ve ışık dalgasının nasıl polarize olduğuna bağlıdır.
Tanım (1)'e göre mutlak kırılma indisi şu şekilde bulunabilir:
nerede ortamın dielektrik sabiti ve ortamın manyetik geçirgenliğidir.
Kırılma indisi emici ortamlarda karmaşık bir miktar olabilir. =1 optik dalga boyu aralığında dielektrik sabiti şu şekilde yazılır:
daha sonra kırılma indisi:
burada kırılma indisinin gerçek kısmı şuna eşittir:
kırılmayı yansıtır, hayali kısım:
emiliminden sorumludur.
Bağıl kırılma indeksi
TANIM
Bağıl kırılma indeksi() birinciye göre ikinci ortamın birinci maddedeki ışığın faz hızlarının ikinci maddedeki faz hızına oranı denir:
ikinci ortamın mutlak kırılma indisi nerede, birinci maddenin mutlak kırılma indisidir. title="Rendered by QuickLaTeX.com olması durumunda" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;">, то вторая среда считается оптически более плотной, чем первая.!}
Uzunluğu bir maddedeki moleküller arasındaki mesafeden çok daha büyük olan tek renkli dalgalar için Snell yasası sağlanır:
burada geliş açısı, kırılma açısı, kırılan ışığın yayıldığı maddenin, gelen ışık dalgasının yayıldığı ortama göre göreceli kırılma indeksidir.
Birimler
Kırılma indisi boyutsuz bir miktardır.
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
| Egzersiz yapmak | Bir ışık ışını camdan havaya geçerse, toplam iç yansımanın () sınırlayıcı açısı ne olacaktır? Camın kırılma indisi n=1,52 olarak kabul edilir. |
| Çözüm | Toplam iç yansımada kırılma açısı () şuna eşit veya daha büyüktür:  ). Bir açı için kırılma yasası şu şekle dönüştürülür: Işının geliş açısı yansıma açısına eşit olduğundan şunu yazabiliriz: Sorunun koşullarına göre ışın akıştan havaya geçer, bu şu anlama gelir: Hesaplamaları yapalım:
|
| Cevap |
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Bir ışık ışınının geliş açısı () ile bir maddenin kırılma indisi (n) arasındaki ilişki nedir? Yansıyan ve kırılan ışınlar arasındaki açı eşitse? Işın havadan maddeye düşer. |
| Çözüm | Bir çizim yapalım. |
Bu makale, kırılma indisi gibi bir optik kavramının özünü ortaya koymaktadır. Bu miktarı elde etmek için formüller verilmiş ve elektromanyetik dalga kırılması olgusunun uygulamasına kısa bir genel bakış verilmiştir.
Görme ve kırılma indeksi
Medeniyetin şafağında insanlar şu soruyu sordular: Göz nasıl görüyor? Bir kişinin çevredeki nesneleri hisseden ışınlar yaydığı veya tam tersine her şeyin bu tür ışınlar yaydığı ileri sürülmüştür. Bu sorunun cevabı on yedinci yüzyılda verildi. Optikte bulunur ve kırılma indisinin ne olduğu ile ilgilidir. Çeşitli opak yüzeylerden yansıyan ve şeffaf olanlarla sınırda kırılan ışık, kişiye görme olanağı verir.
Işık ve kırılma indeksi
Gezegenimiz Güneş'in ışığıyla örtülüyor. Ve mutlak kırılma indisi gibi bir kavram tam da fotonların dalga doğasıyla ilişkilendirilir. Boşlukta yayılan foton hiçbir engelle karşılaşmaz. Gezegende ışık birçok farklı yoğun ortamla karşılaşır: atmosfer (bir gaz karışımı), su, kristaller. Elektromanyetik bir dalga olan ışık fotonlarının boşlukta tek faz hızı vardır (burada C) ve ortamda - başka bir (belirtilen) v). Birinci ve ikincinin oranına mutlak kırılma indisi denir. Formül şuna benzer: n = c / v.
Faz hızı
Elektromanyetik ortamın faz hızını tanımlamaya değer. Aksi takdirde kırılma indisinin ne olduğunu anlayın N, yasaktır. Işığın fotonu bir dalgadır. Bu, salınan bir enerji paketi olarak temsil edilebileceği anlamına gelir (sinüs dalgasının bir bölümünü hayal edin). Faz, dalganın zaman içinde belirli bir anda hareket ettiği sinüzoidin segmentidir (bunun kırılma indisi gibi bir miktarı anlamak için önemli olduğunu unutmayın).
Örneğin faz bir sinüzoidin maksimumu veya eğiminin bir kısmı olabilir. Bir dalganın faz hızı, o fazın hareket ettiği hızdır. Kırılma indisinin tanımının açıkladığı gibi, bu değerler bir vakum ve bir ortam için farklılık gösterir. Üstelik her ortamın bu miktarın kendine ait bir değeri vardır. Herhangi bir şeffaf bileşiğin bileşimi ne olursa olsun, diğer tüm maddelerden farklı bir kırılma indisi vardır.
Mutlak ve bağıl kırılma indisi
Mutlak değerin boşluğa göre ölçüldüğü yukarıda zaten gösterilmişti. Ancak gezegenimizde bu zordur: Işık daha çok hava ve su veya kuvars ve spinel sınırına çarpar. Yukarıda belirtildiği gibi bu ortamların her birinin kırılma indisi farklıdır. Havada bir ışık fotonu tek yön boyunca hareket eder ve tek faz hızına (v 1) sahiptir, ancak suya girdiğinde yayılma yönünü ve faz hızını (v 2) değiştirir. Ancak bu yönlerin her ikisi de aynı düzlemde yer almaktadır. Bu, çevredeki dünyanın görüntüsünün gözün retinasında veya kameranın matrisinde nasıl oluştuğunu anlamak için çok önemlidir. İki mutlak değerin oranı bağıl kırılma indisini verir. Formül şuna benzer: n 12 = v 1 / v 2.
Peki ya ışık tam tersine sudan çıkıp havaya girerse? Daha sonra bu değer n 21 = v 2 / v 1 formülü ile belirlenecektir. Göreceli kırılma indislerini çarparken n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1 elde ederiz. Bu ilişki herhangi bir ortam çifti için geçerlidir. Bağıl kırılma indisi, geliş ve kırılma açılarının sinüslerinden bulunabilir n 12 = sin 1 / sin 2. Açıların normalden yüzeye doğru ölçüldüğünü unutmayın. Normal, yüzeye dik bir çizgidir. Yani soruna bir açı verilirse α yüzeyin kendisine göre düştüğünde, (90 - α)'nın sinüsünü hesaplamamız gerekir.
Kırılma indisinin güzelliği ve uygulamaları
Sakin ve güneşli bir günde gölün dibinde yansımalar oynuyor. Koyu mavi buz kayayı kaplıyor. Bir elmas bir kadının eline binlerce kıvılcım saçar. Bu fenomen, şeffaf ortamın tüm sınırlarının göreceli bir kırılma indisine sahip olmasının bir sonucudur. Estetik zevkin yanı sıra bu olgu pratik uygulamalar için de kullanılabilir.
İşte örnekler:
- Bir cam mercek güneş ışığı ışınını topluyor ve çimleri ateşe veriyor.
- Lazer ışını hastalıklı organa odaklanır ve gereksiz dokuyu keser.
- Güneş ışığı antik vitray pencerede kırılarak özel bir atmosfer yaratılıyor.
- Mikroskop çok küçük detayların görüntülerini büyütür.
- Spektrofotometre lensleri, incelenen maddenin yüzeyinden yansıyan lazer ışığını toplar. Bu sayede yeni malzemelerin önce yapısını, sonra da özelliklerini anlamak mümkün oluyor.
- Hatta bilginin şimdiki gibi elektronlar tarafından değil, fotonlar tarafından iletileceği bir fotonik bilgisayar projesi bile var. Böyle bir cihaz kesinlikle kırılma elemanlarına ihtiyaç duyacaktır.
Dalgaboyu
Ancak Güneş bize sadece görünür spektrumda foton sağlamakla kalmıyor. Kızılötesi, morötesi ve x-ışını aralıkları insan gözüyle algılanmaz ancak hayatımızı etkiler. IR ışınları bizi ısıtır, UV fotonları atmosferin üst katmanlarını iyonize ederek bitkilerin fotosentez yoluyla oksijen üretmesini sağlar.
Ve kırılma indisinin eşit olduğu şey yalnızca sınırın bulunduğu maddelere değil, aynı zamanda gelen radyasyonun dalga boyuna da bağlıdır. Tam olarak hangi değerden bahsettiğimiz genellikle bağlamdan açıkça anlaşılır. Yani eğer kitap röntgen ışınlarını ve onun insanlar üzerindeki etkisini inceliyorsa, o zaman N orada bu aralık için özel olarak tanımlanmıştır. Ancak başka bir şey belirtilmedikçe genellikle elektromanyetik dalgaların görünür spektrumu kastedilmektedir.
Kırılma indisi ve yansıma
Yukarıda yazdıklarımızdan da anlaşılacağı üzere şeffaf ortamlardan bahsediyoruz. Örnek olarak havayı, suyu ve elması verdik. Peki ya ahşap, granit, plastik? Onlar için kırılma indisi diye bir şey var mı? Cevap karmaşık ama genel olarak evet.
Öncelikle ne tür bir ışıkla karşı karşıya olduğumuzu düşünmeliyiz. Görünür fotonlara karşı opak olan ortamlar, X-ışını veya gama radyasyonu ile kesilir. Yani, eğer hepimiz süpermen olsaydık, etrafımızdaki tüm dünya bizim için şeffaf olurdu, ancak değişen derecelerde. Örneğin, beton duvarlar jöleden daha yoğun olmayacak ve metal donanımlar daha yoğun meyve parçalarına benzeyecektir.
Diğer temel parçacıklar olan müonlara göre gezegenimiz genel olarak tamamen şeffaftır. Bir zamanlar bilim adamları varlıklarının gerçekliğini kanıtlamakta büyük zorluk çekiyorlardı. Her saniye milyonlarca müon bizi deliyor ancak tek bir parçacığın maddeyle çarpışma ihtimali çok düşük ve bunu tespit etmek çok zor. Bu arada Baykal yakında müonların "yakalanacağı" bir yer olacak. Derin ve berrak suyu bunun için idealdir; özellikle kış aylarında. Önemli olan sensörlerin donmaması. Bu nedenle, örneğin x-ışını fotonları için betonun kırılma indisi anlamlıdır. Üstelik bir maddeyi x-ışınlarıyla ışınlamak, kristallerin yapısını incelemenin en doğru ve önemli yollarından biridir.
Matematiksel anlamda, belirli bir aralıkta opak olan maddelerin hayali bir kırılma indisine sahip olduğunu da hatırlamakta fayda var. Son olarak, bir maddenin sıcaklığının da onun şeffaflığını etkileyebileceğini anlamalıyız.
Kırılma, herhangi bir şeffaf ortamın kırılma yeteneğini karakterize eden belirli bir soyut sayıdır. Bunu n olarak belirtmek gelenekseldir. Mutlak kırılma indisi ve bağıl indeks vardır.
İlki iki formülden biri kullanılarak hesaplanır:
n = sin α / sin β = const (burada sin α, geliş açısının sinüsüdür ve sin β, söz konusu ortama boşluktan giren ışık ışınının sinüsüdür)
n = c / υ λ (burada c, ışığın boşluktaki hızıdır, υ λ, incelenen ortamdaki ışığın hızıdır).
Burada hesaplama, ışığın boşluktan şeffaf bir ortama geçiş anında yayılma hızını kaç kez değiştirdiğini gösterir. Bu, kırılma indisini (mutlak) belirler. Göreceli bulmak için aşağıdaki formülü kullanın:
Yani hava ve cam gibi farklı yoğunluktaki maddelerin mutlak kırılma indisleri dikkate alınır.
Genel olarak konuşursak, gaz, sıvı veya katı olsun herhangi bir cismin mutlak katsayıları her zaman 1'den büyüktür. Temel olarak değerleri 1 ile 2 arasında değişir. Bu değer ancak istisnai durumlarda 2'den yüksek olabilir. Bu parametrenin bazı ortamlar için anlamı şudur:
Gezegendeki en sert doğal madde olan elmasa uygulandığında bu değer 2,42'dir. Çoğu zaman bilimsel araştırma vb. Yürütürken suyun kırılma indeksini bilmek gerekir. Bu parametre 1.334'tür.
Dalga boyu elbette değişken bir gösterge olduğundan, n harfine bir indeks atanır. Değeri, bu katsayının spektrumun hangi dalgasına ait olduğunu anlamaya yardımcı olur. Aynı madde göz önüne alındığında, ancak ışığın dalga boyu arttıkça kırılma indisi azalacaktır. Bu durum ışığın bir mercek, prizma vb. içinden geçerken spektruma ayrışmasına neden olur.
Kırılma indisinin değerine göre, örneğin bir maddenin diğerinde ne kadar çözündüğünü belirleyebilirsiniz. Bu, örneğin bira yapımında veya meyve suyundaki şeker, meyve veya meyvelerin konsantrasyonunu bilmeniz gerektiğinde yararlı olabilir. Bu gösterge, hem petrol ürünlerinin kalitesinin belirlenmesinde hem de mücevherlerde, bir taşın vb. orijinalliğini kanıtlamanın gerekli olduğu durumlarda önemlidir.
Herhangi bir madde kullanılmadan cihazın göz merceğinde görünen ölçek tamamen mavi olacaktır. Prizmaya sıradan damıtılmış su damlatırsanız, cihaz uygun şekilde kalibre edilmişse, mavi ve beyaz renkler arasındaki sınır kesinlikle sıfır işaretinin üzerinden geçecektir. Başka bir maddeyi incelerken, onun karakteristik kırılma indisine göre ölçek boyunca kayacaktır.
