Рефракция

Рефракция немесе Жарықтың сынуы — оптикалық сәуленің (жарықтың) екі ортаны бөлетін шекарадан өткен кезде таралу бағытының өзгеруі, ауа орталығында жарық сәулелерінің сынуы (үзілуі); соның салдарынан бағдарлаған заттың кәдімгі биіктігі бұрынғысынан биіктеу сияқты болып көрінеді. Түзетуді алғанда рефракция жерлік (егер сəуле жердегі заттардан келетін болса) және атмосфералық (егер сәуле жұлдыздармен Күннен' келетін болса) болып екіге бөлінеді.

Әртүрлі оптикалық тығыздықты екі ортаны қиып өтетін түзу дененің сынып көрінуі

Сыну көрсеткіштері n1 және n2 болатын біртекті изотропты мөлдір (жұтпайтын) орталардың созылыңқы жазық бөліну шекарасында Жарықтың сынуы мынадай екі заңмен анықталады:
1) сынған сәуле түскен сәуле мен бөліну бетіне түсірілген нормаль (перпендикуляр) арқылы өтетін жазықтықта жатады;
2) түсу бұрышы () мен сыну бұрышы () Снеллдің сыну заңымен байланысқан: n1sіn=n2sіn . Жарықтың сынуы жарықтың шағылуымен қатар жүреді. Бұл жағдайда сынған және шағылған сәуле шоқтары энергияларының қосындысы түскен сәуле энергиясына тең. Олардың салыстырмалы қарқындылығы сәуленің түсу бұрышына, n1 мен n2-нің мәндеріне және түскен сәуле шоғындағы жарықтың полярлануына тәуелді болады. Сәуле нормаль (перпендикуляр) түскен кезде сынған және түскен жарық толқындарының орташа энергияларының қатынасы мынаған тең: 4n1n2/(n1+n2)2. Егер n2<n1 және түсу бұрышы arcsіn (n2/n1) болса, онда Жарықтың сынуы болмайды. Бұл жағдайда бөліну шекарасына түскен жарық толқынының барлық энергиясы түгелдей шағылған толқынмен кері қайтады (яғни жарықтың толық ішкі шағылу құбылысы пайда болады). -дің кез келген мәнінде (=0-ден басқа) Жарықтың сынуымен қатар жарықтың полярлану күйі де өзгереді және бұл құбылыс сызықты полярланған жарықты алу үшін пайдаланылады. Жарықтың сынуының түскен сәуленің полярлануына тәуелділігі сәуленің қосарланып сынуы кезінде ерекше байқалады. Жалпы айтқанда, ортаның сыну көрсеткіші (n) жарық толқынының ұзындығына () тәуелді болады (қ. Жарық дисперсиясы). Сондықтан монохромат емес жарық сынған кезде, оның әр түрлі толқын ұзындықтары () бар сәуле құраушылары әр түрлі бағытта таралады. Линзалар мен көптеген оптикалық приборлардың құрылысы Жарықтың сынуы заңдарына негізделген.

Жарық сәулесінің түсу және сыну бұрыштарын өлшеу

Рефрактометрлік әдістің негізіне жарық сәулесінің бір ортадан келесі ортаға өткенде бағытының өзгеруі немесе сынуы жатады. Аналитикалық сигнал сыну көрсеткіші болып табылады, ол анализденетін заттың табиғатына, құрылысына, тығыздығына тәуелді. Бұл параметрлер мына теңдік арқылы бір-бірімен байланысады:

$R={\frac {(n^{2}-1)*M}{(n^{2}-2)*p}}$

мұндағы R - анықталатын заттың молярлық рефракңиясы; n - анықталатын заттың сыну көрсеткіші; М - анықталатын заттың молярлық массасы; p = m/V - анықталатын заттың тығыздығы.

Әйнек арқылы өткен сәуленің сынуы

Сыну көрсеткіші дегеніміз - түсу бұрышының синусының сыну бұрышы синусына қатынасы. Ортаның тығыздығы мен жарық сәулесінің бағытына байланысты екі жағдай белгілі:

1. ρ(а) < ρ(б) n=sinα/sinβ
2. ρ(а) > ρ(б) 1/n=sinα/sinβ

Түсу бұрышы өскенде (II) сыну бұрышы 90° тең болатындай (sin90⁰ =1) мезгіл келеді де, жарық сәулесі ортаның жанасу шегі бойымен сынады. Бұндай түсу бұрышы толық ішкі сыну бұрышы деп аталады.

sinα' = 1/n немесе n = 1/sinα'

Осындай тәуелділік аналитикалык мақсаттарда қопданылатын аспаптардың (рефрактометр) конструкциясында ескеріледі. Сыну көрсеткіші аналитикалық параметрлерден (құрамы, табиғаты, тығыздығы) басқа жарық ағындарының толқын ұзындығына, температураға, кысымға (газдар үшін) байланысты. Осы параметрлердің әсерін жою үшін стандартты ерітінділер мен талданатын заттың сыну көрсеткішінің өзгеруін бірдей жағдайларда (λ: Т: Р) жүргізеді.

Пайдаланған әдебиет

Рефракция шамасы көрсетілген арнаулы таблицалар бар және оны тиісті форула бойынша есептеп табуға болады.