1 Лабораторна робота № 61 визначення показника заломлення рідини за допомогою рефрактометра

Мета роботи: Визначити показник заломлення рідини за допомогою рефрактометра.

Прилади і обладнання: рефрактометр, джерело світла.

Теоретична частина

При падінні світла на межу розподілу двох середовищ спостерігаються явища відбиття та заломлення світла. Ці явища можна досліджувати експериментально. Згідно закону заломлення промінь падаючий та промінь заломлений лежать в одній площині з перпендикуляром, що встановлено в точку падіння і при тому виконується умова:

, (1.1)

де- кут падіння,- кут заломлення,- відносний показник заломлення двох середовищ.

Рисунок 1.1

На рисунку 1a) промінь переходить з середовища з меншою оптичною густиною в середовище з більшою оптичною густиною. В цьому випадку промінь заломлюється до перпендикуляра, що встановлено в точку падіння. У протилежному випадку заломлення відбувається від перпендикуляра, що встановлено в точку падіння – рисунок 1b).

Заломлення променів при переході з одного середовища в інше підтверджує хвильову природу світла .

Якщо першим середовищем з якого виходить світло є вакуум, то показник заломлення другого середовища відносно першого називається абсолютним показником заломлення і дорівнює:

, , (1.2)

де – швидкість розповсюдження світла у вакуумі, а- швидкості світла у першому та другому середовищах відповідно. У випадку, що розглядається,, а, тобто в середовищі з меншим показником заломлення світло розповсюджується з більшою швидкістю. Речовина, яка має більший абсолютний показник заломлення відносно речовини, яка має менший показник заломлення, називається більш оптично густою. З найбільшою швидкістю світло розповсюджується у вакуумі, ця швидкість приблизно дорівнює. Згідно сучасних уявлень це є найбільша швидкість відома в природі.

Таким чином поняття показника заломлення має глибокий фізичний зміст. Абсолютний показник заломлення показує, в скільки разів швидкість розповсюдження світла в вакуумі більше швидкості розповсюдження світла у даному середовищі.

Між величинами існує зв'язок:

. (1.3)

Показник заломлення є важливий параметр, що характеризує речовину. Вимірюючи його значення, можна визначити структуру складних молекул, типи хімічних зв`язків між атомами, дослідити дифузію та інші явища, які відбуваються в різних середовищах.

Один з методів визначення показника заломлення ґрунтується на явищі повного внутрішнього відбиття. Це явище відбувається при переході світла з середовища оптично більш густого, у середовище оптично менш густе – рис. 1b). Будемо збільшувати кут падіння. При цьому, згідно формули (1), кут заломленнятакож буде збільшуватись, так що при певному значеннікут заломлення дорівнюватиме:. При такому куті заломлення заломлений промінь буде рухатись уздовж поверхні розділу двох середовищ – рис.1c). При подальшому збільшенні куту падіння , тобто при, заломлений промінь взагалі не перетинатиме поверхню розділу двох середовищ. Це явище називається повним внутрішнім відбиттям і його покладено в основу роботи приладу, який називається рефрактометром і застосовується для вимірювання показників заломлення рідин.