Wat is de absolute brekingsindex. Wet van breking van licht

De processen die verband houden met licht zijn een belangrijk onderdeel van de natuurkunde en omringen ons overal in ons dagelijks leven. Het belangrijkste in deze situatie zijn de wetten van reflectie en breking van licht, waarop de moderne optica is gebaseerd. De breking van licht is een belangrijk onderdeel van de moderne wetenschap.

Vervormingseffect

Dit artikel zal je vertellen wat het fenomeen lichtbreking is, hoe de wet van breking eruit ziet en wat daaruit volgt.

Grondbeginselen van een natuurkundig fenomeen

Wanneer een straal valt op een oppervlak dat wordt gescheiden door twee transparante stoffen met verschillende optische dichtheden (bijvoorbeeld verschillende glazen of in water), zullen sommige stralen worden gereflecteerd en sommige zullen doordringen in de tweede structuur (bijvoorbeeld het zal zich voortplanten in water of glas). Bij het overgaan van het ene medium naar het andere wordt de straal gekenmerkt door een richtingsverandering. Dit is het fenomeen van lichtbreking.
Reflectie en breking van licht zijn vooral goed te zien in water.

watervervormingseffect

Als je naar dingen in het water kijkt, lijken ze vervormd. Dit is vooral merkbaar op de grens tussen lucht en water. Visueel lijkt het alsof onderwaterobjecten enigszins worden afgebogen. Het beschreven fysieke fenomeen is precies de reden waarom alle objecten in water vervormd lijken. Wanneer de stralen het glas raken, is dit effect minder merkbaar.
De breking van licht is een fysisch fenomeen, dat wordt gekenmerkt door een verandering in de richting van de zonnestraal op het moment dat het van het ene medium (structuur) naar het andere gaat.
Om dit proces beter te begrijpen, kunt u het voorbeeld bekijken van een straal die uit de lucht in het water valt (vergelijkbaar met glas). Door een loodlijn langs het grensvlak te trekken, kan de hoek van breking en terugkeer van de lichtstraal worden gemeten. Deze indicator (de brekingshoek) zal veranderen wanneer de stroom het water binnendringt (in het glas).
Opmerking! Deze parameter wordt opgevat als de hoek die een loodlijn vormt op de scheiding van twee substanties wanneer de straal van de eerste structuur naar de tweede doordringt.

Straal doorgang

Dezelfde indicator is typerend voor andere omgevingen. Het staat vast dat deze indicator afhangt van de dichtheid van de stof. Als de straal invalt van een minder dichte naar een dichtere structuur, zal de gecreëerde vervormingshoek groter zijn. En als vice versa, dan minder.
Tegelijkertijd zal een verandering in de helling van de val ook deze indicator beïnvloeden. Maar de relatie tussen hen blijft niet constant. Tegelijkertijd blijft de verhouding van hun sinussen constant, wat wordt weergegeven door de volgende formule: sinα / sinγ = n, waarbij:

• n is een constante waarde die voor elke specifieke stof (lucht, glas, water etc.) wordt beschreven. Wat deze waarde zal zijn, kan daarom worden bepaald uit speciale tabellen;
• α is de invalshoek;
• γ is de brekingshoek.

Om dit fysieke fenomeen te bepalen, werd de wet van breking gecreëerd.

fysieke wet

Met de wet van breking van lichtstromen kunt u de kenmerken van transparante stoffen bepalen. De wet zelf bestaat uit twee bepalingen:

• Eerste deel. De straal (invallend, veranderd) en de loodlijn, die werd hersteld op het invalspunt op de grens, bijvoorbeeld lucht en water (glas, enz.), Zal zich in hetzelfde vlak bevinden;
• Het tweede gedeelte. De indicator van de verhouding van de sinus van de invalshoek tot de sinus van dezelfde hoek gevormd bij het overschrijden van de grens zal een constante waarde zijn.

Beschrijving van de wet

In dit geval zal op het moment dat de bundel de tweede structuur verlaat in de eerste (bijvoorbeeld wanneer de lichtstroom vanuit de lucht, door het glas en terug de lucht in gaat) ook een vervormingseffect optreden.

Een belangrijke parameter voor verschillende objecten

De belangrijkste indicator in deze situatie is de verhouding van de sinus van de invalshoek tot een vergelijkbare parameter, maar dan voor vervorming. Zoals volgt uit de hierboven beschreven wet, is deze indicator een constante waarde.
Tegelijkertijd, wanneer de waarde van de helling van de val verandert, zal dezelfde situatie typerend zijn voor een vergelijkbare indicator. Deze parameter is van groot belang, omdat het een integraal kenmerk is van transparante stoffen.

Indicatoren voor verschillende objecten

Dankzij deze parameter kunt u heel goed onderscheid maken tussen glassoorten, evenals een verscheidenheid aan edelstenen. Het is ook belangrijk voor het bepalen van de lichtsnelheid in verschillende media.

Opmerking! De hoogste snelheid van de lichtstroom is in vacuüm.

Bij het verplaatsen van de ene stof naar de andere, zal de snelheid afnemen. Diamant, dat de hoogste brekingsindex heeft, heeft bijvoorbeeld een fotonenvoortplantingssnelheid die 2,42 keer sneller is dan die van lucht. In water verspreiden ze zich 1,33 keer langzamer. Voor verschillende soorten glas varieert deze parameter van 1,4 tot 2,2.

Opmerking! Sommige brillen hebben een brekingsindex van 2,2, wat heel dicht bij diamant ligt (2,4). Daarom is het niet altijd mogelijk om een ​​stuk glas te onderscheiden van een echte diamant.

Optische dichtheid van stoffen

Licht kan door verschillende stoffen dringen, die worden gekenmerkt door een verschillende optische dichtheid. Zoals we eerder zeiden, kun je met behulp van deze wet het kenmerk van de dichtheid van het medium (structuur) bepalen. Hoe dichter het is, hoe langzamer de lichtsnelheid erin zal voortplanten. Glas of water zal bijvoorbeeld optisch dichter zijn dan lucht.
Naast het feit dat deze parameter een constante waarde is, weerspiegelt hij ook de verhouding van de lichtsnelheid in twee stoffen. De fysieke betekenis kan worden weergegeven als de volgende formule:

Deze indicator vertelt hoe de voortplantingssnelheid van fotonen verandert bij het overgaan van de ene stof naar de andere.

Een andere belangrijke indicator

Bij het verplaatsen van de lichtstroom door transparante objecten is polarisatie mogelijk. Het wordt waargenomen tijdens het passeren van een lichtstroom van diëlektrische isotrope media. Polarisatie treedt op wanneer fotonen door glas gaan.

polarisatie-effect

Gedeeltelijke polarisatie wordt waargenomen wanneer de invalshoek van de lichtstroom op de grens van twee diëlektrica verschilt van nul. De mate van polarisatie hangt af van wat de invalshoeken waren (wet van Brewster).

Volledige interne reflectie

Ter afsluiting van onze korte uitweiding, is het nog steeds nodig om een ​​dergelijk effect te beschouwen als een volwaardige interne reflectie.

Full Display-fenomeen

Om dit effect te laten verschijnen, is het noodzakelijk om de invalshoek van de lichtstroom te vergroten op het moment van de overgang van een dichter naar een minder dicht medium op het grensvlak tussen stoffen. In een situatie waarin deze parameter een bepaalde grenswaarde overschrijdt, zullen de fotonen die op de begrenzing van deze sectie vallen volledig worden gereflecteerd. Eigenlijk zal dit ons gewenste fenomeen zijn. Zonder dat was het onmogelijk om glasvezel te maken.

Conclusie

De praktische toepassing van de kenmerken van het gedrag van de lichtstroom gaf veel, waardoor een verscheidenheid aan technische apparaten ontstond om ons leven te verbeteren. Tegelijkertijd heeft het licht niet al zijn mogelijkheden voor de mensheid geopend en is zijn praktische potentieel nog niet volledig gerealiseerd.

Hoe maak je een papieren lamp met je eigen handen
Hoe de prestaties van de LED-strip te controleren

LEZING №24

"INSTRUMENTELE ANALYSEMETHODEN"

REFRACTOMETRIE.

Literatuur:

1. VD Ponomarev "Analytische chemie" 1983 246-251

2. AA Ishchenko "Analytische Chemie" 2004 pp 181-184

REFRACTOMETRIE.

Refractometrie is een van de eenvoudigste fysische analysemethoden, vereist een minimale hoeveelheid analyt en wordt in zeer korte tijd uitgevoerd.

Refractometrie- een methode gebaseerd op het fenomeen van breking of breking, d.w.z. verandering in de richting van de lichtvoortplanting bij het overgaan van het ene medium naar het andere.

Breking, evenals de absorptie van licht, is een gevolg van de interactie met het medium. Het woord refractometrie betekent meting breking van licht, die wordt geschat door de waarde van de brekingsindex.

Brekingsindex waarde N hangt ervan af

1) over de samenstelling van stoffen en systemen,

2) van bij welke concentratie en welke moleculen de lichtstraal onderweg tegenkomt, omdat Onder invloed van licht zijn de moleculen van verschillende stoffen op verschillende manieren gepolariseerd. Op deze afhankelijkheid is de refractometrische methode gebaseerd.

Deze methode heeft een aantal voordelen, waardoor deze brede toepassing heeft gevonden, zowel in chemisch onderzoek als in de beheersing van technologische processen.

1) Het meten van brekingsindices is een zeer eenvoudig proces dat nauwkeurig en met een minimale investering van tijd en hoeveelheid substantie wordt uitgevoerd.

2) Meestal bieden refractometers tot 10% nauwkeurigheid bij het bepalen van de brekingsindex van licht en de inhoud van de analyt

De refractometriemethode wordt gebruikt om authenticiteit en zuiverheid te controleren, om individuele stoffen te identificeren, om de structuur van organische en anorganische verbindingen te bepalen bij de studie van oplossingen. Refractometrie wordt gebruikt om de samenstelling van tweecomponentenoplossingen en voor ternaire systemen te bepalen.

Fysische basis van de methode

REFRACTIEVE INDICATOR.

De afwijking van een lichtbundel van zijn oorspronkelijke richting tijdens zijn overgang van het ene medium naar het andere is des te groter naarmate het verschil in de voortplantingssnelheden van het licht in twee

deze omgevingen.

Beschouw de breking van een lichtstraal op de grens van twee willekeurige transparante media I en II (zie figuur). Laten we het erover eens zijn dat medium II een groter brekingsvermogen heeft en daarom n 1 En n 2- toont de breking van de overeenkomstige media. Als medium I geen vacuüm of lucht is, dan geeft de verhouding sin van de invalshoek van de lichtstraal tot sin van de brekingshoek de waarde van de relatieve brekingsindex n rel. De waarde van n rel. kan ook worden gedefinieerd als de verhouding van de brekingsindices van de media in kwestie.

n rel. = ----- = ---

De waarde van de brekingsindex is afhankelijk van

1) de aard van stoffen

De aard van een stof wordt in dit geval bepaald door de mate van vervormbaarheid van zijn moleculen onder invloed van licht - de mate van polariseerbaarheid. Hoe intenser de polariseerbaarheid, hoe sterker de breking van het licht.

2)golflengte van invallend licht

De meting van de brekingsindex wordt uitgevoerd bij een lichtgolflengte van 589,3 nm (lijn D van het natriumspectrum).

De afhankelijkheid van de brekingsindex van de golflengte van licht wordt dispersie genoemd. Hoe korter de golflengte, hoe groter de breking. Daarom worden stralen met verschillende golflengten anders gebroken.

3)temperatuur waarop de meting wordt gedaan. Een voorwaarde voor het bepalen van de brekingsindex is het voldoen aan het temperatuurregime. Gewoonlijk wordt de bepaling uitgevoerd bij 20 ± 0,3 0 С.

Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de brekingsindex af en naarmate de temperatuur daalt, neemt deze toe..

De temperatuurcorrectie wordt berekend met behulp van de volgende formule:

n t \u003d n 20 + (20-t) 0,0002, waarbij

n t - Doei brekingsindex bij een bepaalde temperatuur,

n 20 - brekingsindex bij 20 0 C

Het effect van temperatuur op de waarden van de brekingsindices van gassen en vloeistoffen is gerelateerd aan de waarden van hun volumetrische uitzettingscoëfficiënten. Het volume van alle gassen en vloeistoffen neemt toe bij verhitting, de dichtheid neemt af en bijgevolg neemt de indicator af

De brekingsindex, gemeten bij 20 0 C en een lichtgolflengte van 589,3 nm, wordt aangegeven door de index nD 20

De afhankelijkheid van de brekingsindex van een homogeen tweecomponentensysteem van zijn toestand wordt experimenteel vastgesteld door de brekingsindex te bepalen voor een aantal standaardsystemen (bijvoorbeeld oplossingen), waarvan het gehalte aan componenten bekend is.

4) de concentratie van een stof in een oplossing.

Voor veel waterige oplossingen van stoffen zijn de brekingsindices bij verschillende concentraties en temperaturen betrouwbaar gemeten en in deze gevallen kunnen referentiegegevens worden gebruikt. refractometrische tabellen. De praktijk leert dat wanneer het gehalte aan opgeloste stof niet hoger is dan 10-20%, samen met de grafische methode, het in heel veel gevallen mogelijk is om lineaire vergelijking zoals:

n=n o +FC,

N- brekingsindex van de oplossing,

Nee is de brekingsindex van het zuivere oplosmiddel,

C- concentratie van de opgeloste stof,%

F-empirische coëfficiënt, waarvan de waarde wordt gevonden

door de brekingsindices van oplossingen met een bekende concentratie te bepalen.

REFRACTOMETERS.

Refractometers zijn apparaten die worden gebruikt om de brekingsindex te meten. Er zijn 2 soorten van deze instrumenten: Abbe-type refractometer en Pulfrich-type. Zowel in die als in andere zijn de metingen gebaseerd op het bepalen van de grootte van de beperkende brekingshoek. In de praktijk worden refractometers van verschillende systemen gebruikt: laboratorium-RL, universele RLU, enz.

De brekingsindex van gedestilleerd water n 0 = 1,33299, in de praktijk neemt deze indicator als referentie n 0 =1,333.

Het werkingsprincipe op refractometers is gebaseerd op de bepaling van de brekingsindex door de beperkende hoekmethode (de hoek van totale reflectie van licht).

Handrefractometer

Refractometer Abbe

Toepassingsgebieden van refractometrie.

Het apparaat en het werkingsprincipe van de IRF-22-refractometer.

Het concept van de brekingsindex.

Plan

Refractometrie. Kenmerken en essentie van de methode.

Gebruik om stoffen te identificeren en hun zuiverheid te controleren

refractor.

Brekingsindex van een stof- een waarde gelijk aan de verhouding van de fasesnelheden van licht (elektromagnetische golven) in vacuüm en het waargenomen medium.

De brekingsindex is afhankelijk van de eigenschappen van de stof en de golflengte

electromagnetische straling. De verhouding van de sinus van de invalshoek ten opzichte van

de normaal getrokken naar het brekingsvlak (α) van de bundel naar de sinus van de brekingshoek

breking (β) tijdens de overgang van de straal van medium A naar medium B wordt de relatieve brekingsindex voor dit paar media genoemd.

De waarde n is de relatieve brekingsindex van het medium B volgens

in relatie tot omgeving A, en

De relatieve brekingsindex van het medium A ten opzichte van

De brekingsindex van een straal die invalt op een medium van een airless

De ruimte wordt de absolute brekingsindex of genoemd

gewoon de brekingsindex van een bepaald medium (tabel 1).

Tabel 1 - Brekingsindices van verschillende media

Vloeistoffen hebben een brekingsindex in het bereik van 1,2-1,9. Stevig

stoffen 1.3-4.0. Sommige mineralen hebben geen exacte waarde van de indicator

voor breking. De waarde ervan zit in een bepaalde "vork" en is bepalend

door de aanwezigheid van onzuiverheden in de kristalstructuur, die de kleur bepalen

kristal.

Identificatie van het mineraal door "kleur" is moeilijk. Het mineraal korund bestaat dus in de vorm van robijn, saffier, leucosaffier, verschillend in

brekingsindex en kleur. Rode korund wordt robijn genoemd

(chroommengsel), kleurloos blauw, lichtblauw, roze, geel, groen,

violet - saffieren (onzuiverheden van kobalt, titanium, enz.). Licht gekleurd

Nieuwe saffieren of kleurloos korund wordt leucosapphire genoemd (algemeen).

gebruikt in optica als lichtfilter). De brekingsindex van deze kristallen

stal ligt in het bereik van 1.757-1.778 en vormt de basis voor identificatie

Figuur 3.1 - Robijn Figuur 3.2 - Saffierblauw

Organische en anorganische vloeistoffen hebben ook karakteristieke brekingsindexwaarden die hen als chemisch karakteriseren

nieuwe verbindingen en de kwaliteit van hun synthese (tabel 2):

Tabel 2 - Brekingsindices van sommige vloeistoffen bij 20 °C

4.2. Refractometrie: concept, principe.

Methode voor het bestuderen van stoffen op basis van de bepaling van de indicator

(brekingscoëfficiënt) (breking) wordt refractometrie genoemd (van

lat. refractus - gebroken en Grieks. metreo - ik meet). Refractometrie

(refractometrische methode) wordt gebruikt om chemicaliën te identificeren

verbindingen, kwantitatieve en structurele analyse, bepaling van fysische

chemische parameters van stoffen. Refractometrie-principe geïmplementeerd

in Abbe-refractometers, geïllustreerd door figuur 1.

Figuur 1 - Het principe van refractometrie

Het Abbe-prismablok bestaat uit twee rechthoekige prisma's: verlichtend

lichaam en meten, gevouwen door hypotenusa gezichten. Illuminator-

prisma heeft een ruw (mat) schuin vlak en is bedoeld

chena voor het verlichten van een vloeistofmonster dat tussen de prisma's is geplaatst.

Verstrooid licht gaat door een vlakparallelle laag van de onderzochte vloeistof en valt, gebroken in de vloeistof, op het meetlichaam. Het meetlichaam is gemaakt van optisch dicht glas (zware vuursteen) en heeft een brekingsindex groter dan 1,7. Om deze reden meet de Abbe-refractometer n waarden kleiner dan 1,7. Een verhoging van het meetbereik van de brekingsindex kan alleen worden bereikt door het meetlichaam te veranderen.

Het testmonster wordt op de schuine zijde van het meetlichaam gegoten en tegen het verlichtingsprisma gedrukt. In dit geval blijft er een opening van 0,1-0,2 mm over tussen de prisma's waarin het monster zich bevindt, en door

die passeert door brekend licht. Om de brekingsindex te meten

gebruik het fenomeen van totale interne reflectie. Het bestaat erin

volgende.

Als stralen 1, 2, 3 op het grensvlak tussen twee media vallen, dan is dat afhankelijk van

de invalshoek bij het observeren ervan in een brekend medium zal zijn

de aanwezigheid van een overgang van gebieden met verschillende verlichting wordt waargenomen. Het is verbonden

met de inval van een deel van het licht op de brekingsgrens onder een hoek van ca.

kim tot 90° ten opzichte van de normaal (balk 3). (Figuur 2).

Figuur 2 - Afbeelding van gebroken stralen

Dit deel van de stralen wordt niet gereflecteerd en vormt daardoor een lichter object.

breking. Stralen met kleinere hoeken ervaren en reflecteren

en breking. Daarom wordt een gebied met minder verlichting gevormd. Op volume

de grenslijn van totale interne reflectie is zichtbaar op de lens, de positie

die afhangt van de brekingseigenschappen van het monster.

De eliminatie van het dispersieverschijnsel (kleuring van de interface tussen twee verlichtingsgebieden in de kleuren van de regenboog door het gebruik van complex wit licht in Abbe-refractometers) wordt bereikt door twee Amici-prisma's in de compensator te gebruiken, die in de telescoop. Tegelijkertijd wordt er een schaalverdeling in de lens geprojecteerd (Figuur 3). Voor analyse is 0,05 ml vloeistof voldoende.

Figuur 3 - Zicht door het oculair van de refractometer. (De juiste schaal reflecteert

concentratie van de gemeten component in ppm)

Naast de analyse van monsters met één component, worden er uitgebreide analyses uitgevoerd

tweecomponentensystemen (waterige oplossingen, oplossingen van stoffen waarin

of oplosmiddel). In ideale tweecomponentensystemen (forming-

zonder het volume en de polariseerbaarheid van de componenten te veranderen), wordt de afhankelijkheid weergegeven

brekingsindex op de compositie is bijna lineair als de compositie wordt uitgedrukt in termen van

volumefracties (percentage)

waarbij: n, n1, n2 - brekingsindices van het mengsel en componenten,

V1 en V2 zijn de volumefracties van de componenten (V1 + V2 = 1).

Het effect van temperatuur op de brekingsindex wordt bepaald door twee

factoren: een verandering in het aantal vloeistofdeeltjes per volume-eenheid en

afhankelijkheid van de polariseerbaarheid van moleculen van de temperatuur. De tweede factor werd

wordt pas significant bij zeer grote temperatuurveranderingen.

De temperatuurcoëfficiënt van de brekingsindex is evenredig met de temperatuurcoëfficiënt van de dichtheid. Aangezien alle vloeistoffen bij verhitting uitzetten, nemen hun brekingsindices af naarmate de temperatuur stijgt. De temperatuurcoëfficiënt is afhankelijk van de temperatuur van de vloeistof, maar in kleine temperatuurintervallen kan deze als constant worden beschouwd. Om deze reden hebben de meeste refractometers geen temperatuurregeling, maar sommige ontwerpen bieden dit wel

controle van de watertemperatuur.

Lineaire extrapolatie van de brekingsindex met temperatuurveranderingen is acceptabel voor kleine temperatuurverschillen (10 - 20°C).

De exacte bepaling van de brekingsindex in brede temperatuurbereiken wordt uitgevoerd volgens empirische formules van de vorm:

nt=n0+at+bt2+…

Voor oplossingsrefractometrie over brede concentratiebereiken

gebruik tabellen of empirische formules. Afhankelijkheid weergeven

brekingsindex van waterige oplossingen van bepaalde stoffen op concentratie

is bijna lineair en maakt het mogelijk om de concentraties van deze stoffen in te bepalen

water in een breed scala aan concentraties (Figuur 4) met behulp van breking

tometers.

Figuur 4 - Brekingsindex van sommige waterige oplossingen

Gewoonlijk worden n vloeibare en vaste lichamen nauwkeurig bepaald door refractometers

tot 0,0001. De meest voorkomende zijn Abbe-refractometers (Figuur 5) met prismablokken en dispersiecompensatoren, die het mogelijk maken om nD te bepalen in "wit" licht op een schaal of digitale indicator.

Afbeelding 5 - Abbe-refractometer (IRF-454; IRF-22)

Brekingsindex

Brekingsindex stoffen - een waarde die gelijk is aan de verhouding van de fasesnelheden van licht (elektromagnetische golven) in vacuüm en in een bepaald medium. Ook wordt er soms gesproken over de brekingsindex voor andere golven, bijvoorbeeld geluid, hoewel in gevallen zoals de laatste de definitie natuurlijk op de een of andere manier moet worden gewijzigd.

De brekingsindex hangt af van de eigenschappen van de stof en de golflengte van de straling, voor sommige stoffen verandert de brekingsindex vrij sterk wanneer de frequentie van elektromagnetische golven verandert van lage frequenties naar optisch en verder, en kan in bepaalde gevallen zelfs nog scherper veranderen gebieden van de frequentieschaal. De standaardinstelling is meestal het optische bereik of het bereik dat wordt bepaald door de context.

Koppelingen

• RefractiveIndex.INFO brekingsindex-database

Wikimedia-stichting. 2010 .

Zie wat "brekingsindex" is in andere woordenboeken:

Ten opzichte van twee media n21, dimensieloze verhouding van optische (c veta a) in de eerste (c1) en tweede (c2) media: n21=c1/c2. Tegelijkertijd verwijst. P. p. is de verhouding van de sinussen van de g en val van j en bij g l ... ... Fysieke encyclopedie

Zie Brekingsindex...

Zie brekingsindex. * * * REFRACTIEVE INDEX REFRACTIEVE INDEX, zie Brekingsindex (zie REFRACTIEVE INDEX) … encyclopedisch woordenboek- REFRACTIVE INDEX, een waarde die kenmerkend is voor het medium en gelijk is aan de verhouding van de lichtsnelheid in vacuüm tot de lichtsnelheid in het medium (absolute brekingsindex). De brekingsindex n is afhankelijk van de diëlektrische e en magnetische permeabiliteit m ... ... Geïllustreerd encyclopedisch woordenboek

- (zie REFRACTIEVE INDICATOR). Fysiek encyclopedisch woordenboek. Moskou: Sovjet-encyclopedie. Hoofdredacteur A.M. Prokhorov. 1983... Fysieke encyclopedie

Zie brekingsindex... Grote Sovjet-encyclopedie

De verhouding van de lichtsnelheid in vacuüm tot de lichtsnelheid in een medium (absolute brekingsindex). De relatieve brekingsindex van 2 media is de verhouding van de lichtsnelheid in het medium waaruit licht op de interface valt tot de lichtsnelheid in de tweede ... ... Groot encyclopedisch woordenboek

Lichtbreking- een fenomeen waarbij een lichtstraal, die van het ene medium naar het andere gaat, van richting verandert aan de grens van deze media.

De breking van licht vindt plaats volgens de volgende wet:
De invallende en gebroken stralen en de loodlijn getrokken naar het grensvlak tussen twee media op het invalspunt van de straal liggen in hetzelfde vlak. De verhouding van de sinus van de invalshoek tot de sinus van de brekingshoek is een constante waarde voor twee media:
,
Waar α - invalshoek,
β - brekingshoek
N - een constante waarde onafhankelijk van de invalshoek.

Wanneer de invalshoek verandert, verandert ook de brekingshoek. Hoe groter de invalshoek, hoe groter de brekingshoek.
Als licht van een optisch minder dicht medium naar een dichter medium gaat, dan is de brekingshoek altijd kleiner dan de invalshoek: β < α.
Een lichtstraal die loodrecht op het grensvlak tussen twee media is gericht, gaat van het ene medium naar het andere zonder te breken.

absolute brekingsindex van een stof- een waarde gelijk aan de verhouding van de fasesnelheden van licht (elektromagnetische golven) in vacuüm en in een gegeven medium n=c/v
De waarde n die is opgenomen in de brekingswet wordt de relatieve brekingsindex voor een paar media genoemd.

De waarde n is de relatieve brekingsindex van medium B ten opzichte van medium A, en n" = 1/n is de relatieve brekingsindex van medium A ten opzichte van medium B.
Deze waarde, ceteris paribus, is groter dan één wanneer de bundel van een dichter medium naar een minder dicht medium gaat, en kleiner dan één wanneer de bundel van een minder dicht medium naar een dichter medium gaat (bijvoorbeeld van een gas of van vacuüm tot een vloeistof of vaste stof). Er zijn uitzonderingen op deze regel en daarom is het gebruikelijk om een ​​medium optisch meer of minder dicht te noemen dan een ander.
Een straal die vanuit een luchtloze ruimte op het oppervlak van een medium B valt, wordt sterker gebroken dan wanneer hij erop valt vanaf een ander medium A; De brekingsindex van een straal die invalt op een medium vanuit een luchtloze ruimte wordt de absolute brekingsindex genoemd.

(Absoluut - ten opzichte van vacuüm.
Relatief - relatief ten opzichte van elke andere stof (bijvoorbeeld dezelfde lucht).
De relatieve index van twee stoffen is de verhouding van hun absolute indices.)

Totale interne reflectie- interne reflectie, mits de invalshoek een bepaalde kritische hoek overschrijdt. In dit geval wordt de invallende golf volledig gereflecteerd en overschrijdt de waarde van de reflectiecoëfficiënt de hoogste waarden voor gepolijste oppervlakken. De reflectiecoëfficiënt voor totale interne reflectie is niet afhankelijk van de golflengte.

In de optica wordt dit fenomeen waargenomen voor een breed spectrum van elektromagnetische straling, inclusief het röntgenbereik.

In geometrische optica wordt het fenomeen verklaard in termen van de wet van Snellius. Aangezien de brekingshoek niet groter kan zijn dan 90°, verkrijgen we dat bij een invalshoek waarvan de sinus groter is dan de verhouding van de kleinere brekingsindex tot de grotere index, de elektromagnetische golf volledig moet worden gereflecteerd in het eerste medium.

In overeenstemming met de golftheorie van het fenomeen dringt de elektromagnetische golf toch door in het tweede medium - de zogenaamde "niet-uniforme golf" plant zich daar voort, die exponentieel vervalt en er geen energie mee wegvoert. De karakteristieke penetratiediepte van een inhomogene golf in het tweede medium is in de orde van grootte van de golflengte.

Wetten van breking van licht.

Uit alles wat gezegd is, concluderen we:
1 . Op het grensvlak tussen twee media met verschillende optische dichtheid verandert een lichtstraal van richting wanneer hij van het ene medium naar het andere gaat.
2. Wanneer een lichtstraal in een medium met een hogere optische dichtheid valt, is de brekingshoek kleiner dan de invalshoek; wanneer een lichtstraal van een optisch dichter medium naar een minder dicht medium gaat, is de brekingshoek groter dan de invalshoek.
De breking van licht gaat gepaard met reflectie en met een toename van de invalshoek neemt de helderheid van de gereflecteerde straal toe, terwijl de gebroken straal verzwakt. Dit kan worden gezien door het experiment uit te voeren dat in de figuur wordt getoond. Bijgevolg neemt de gereflecteerde straal mee hoe meer lichtenergie, hoe groter de invalshoek.

Laten mn- de interface tussen twee transparante media, bijvoorbeeld lucht en water, JSC- vallende balk OV- gebroken bundel, - invalshoek, - brekingshoek, - lichtvoortplantingssnelheid in het eerste medium, - lichtvoortplantingssnelheid in het tweede medium.