Показатель преломления – относительная величина, которая определяется отношением скоростей распространения света в средах 1 и 2:

n₂₁=c₁/c₂ или n₂₁= sin/sin.

Если первая среда – вакуум, то показатель преломления называют абсолютным

n=с₀/c

Тогда относительный показатель равен отношению абсолютных n₂₁= n₂/n₁. В справочнике приводятся величины n относительно воздуха, практически мало отличающиеся от абсалютных.

С диэлектрической и магнитной проницаемостью показатель преломления связан выражением:

.

Абсолютный показатель преломления среды определяется поляризуемостью составляющих ее частиц, структурой и ее агрегатным состоянием.

Рефрактометр Аббе, основанный на использовании явления полного внутреннего отражения, используют для определения n жидкостей.

А' II С'

А

В'

С I В

Рис.9. Расположение призм в рефрактометре

Несколько капель исследуемой жидкости помещают между двумя гипотенузными гранями призм I и II. Призма I с отполированной гранью АВ является измерительной, а призма II с матовой гранью А'В' – осветительной. От источника света лучи падают на грань В'С', преломляются и падают на матовую поверхность А'В', вследствие рассеяния света матовой поверхностью в исследуемую жидкость входят лучи различных направлений. Далее лучи, пройдя жидкость, падают на поверхность АВ призмы I (рис.9). Так как n_ж<n_с, то лучи всех направлений, преломившись на границе жидкость – стекло войдут в призму I. Максимальное значение угла преломления  соответствует углу падения =90^о. По закону преломления Снелля n_c·sin=n_ж·sin. Так как зазор между призмами I и II очень мал, то можно считать, что лучи с наибольшим углом падения является скользящими, то есть =90%, тогда n_ж=n_с·sin.

В поле зрения трубы справа по ходу луча окажется темнота, слева – свет. Положение границы света и тени определяется соотношением показателей преломления жидкости и стекла. Наблюдая в зрительную трубу, вращением маховика совмещают неокрашенную границу света и тени с перекрестием и по шкале прибора (слева) делают отсчет величины n_ж.

Основные понятия оптической спектроскопии

Спектроскопия ‑ это раздел науки, занимающийся изучением качественного и количественного состава электромагнитного излучения (поглощенного, рассеянного, испускаемого или отраженного веществом). Электромагнитное излучение, разложенное по длинам волн или по энергии, образует спектр.

Классификацию спектроскопии, как и спектров, проводят по различным признакам. По диапазонам длин электромагнитных волн в спектроскопии выделяют радиоспектроскопию, охватывающую всю область радиоволн (λ=10^-4÷10^-2 м); оптическую спектроскопию, изучающую оптические спектры (λ=10^-8÷10^-4 м) и включающую в себя инфракрасную и ультрафиолетовую спектроскопию; рентгеновскую спектроскопию (λ=10^-8÷10^-10 м) и гаммаспектроскопию (λ=10^-10÷10^-11 м).

По типам исследуемых систем спектроскопию разделяют на атомную, изучающую атомные спектры; молекулярную, изучающую молекулярные спектры; спектроскопию веществ в конденсированном состоянии.

Свойства электромагнитного излучения отражают явления взаимодействия света с веществом.

Электромагнитное излучение обладает одновременно как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

Электромагнитные волны представляют собой быстропеременные электрические и магнитные поля, которые изменяются по тому или иному закону в зависимости от свойств источника, испускающие эти поля, и среды, в которой они распространяются.

Распространение электромагнитных волн подчиняется уравнению Максвелла. Теория Максвелла показывает, что направления электрического и магнитного векторов в электромагнитной волне взаимно перпендикулярны. и изменяются так, что они, одновременно проходя через максимум и минимум, распространяются волнообразно с общей скоростью

,

где ε и μ – соответственно относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость среды;

с – скорость света в вакууме, равная 3·10⁸ м/с.

Под светом обычно понимается электромагнитное излучение в интервале длин волн 10^-11÷10^-4 м. Электромагнитное излучение в области 4·10^-7÷7,6·10^-7 м воспринимается непосредственно глазом и называется видимым светом.

Согласно квантовой корпускулярной теории поглощение, излучение, а также распространение света происходит дискретно – квантами:

Е = hν,

где Е – энергия кванта;

ν – частота колебаний электромагнитной волны;

h – постоянная Планка, равная 6,626·10^-34 Дж·с.

Излучение и поглощение атомами электромагнитных волн связано с переходами электронов с одних энергетических уровней на другие, причем энергия излучения или поглощения при каждом таком переходе определяется как

hν_mn=E_m-E_n,

где ν_mn ‑ частота электромагнитного излучения, поглощенного (излученного) при переходе электронов с энергетического уровня E_m на энергетический уровень E_n.

Если m > n ‑ происходит поглощение излучения извне.

Совокупность переходов с нижних уровней на верхние дает спектр поглощения, с верхних уровней на нижние ‑ спектр испускания.

Таким образом, в атомах существенную роль играет только движение электронов.

В молекулах наряду с движениями электронов существенную роль играют колебательное и вращательное движения молекулы.

Полная энергия молекулы Е может быть представлена как сумма энергий электронного Е_эл., колебательного Е_кол. и вращательного Е_вр. движения

Е=Е_эл.+Е_кол.+Е_вр.