Refraktometria vo vákuu optickým prostredím indexu lomu n reflexia refrakcia Uhol dopadu a uhol odrazu sa vždy rovnajú Snellovho zákona

Podobné dokumenty
Klasické a kvantové vĺny na rozhraniach. Peter Markoš, KF FEI STU April 14, 2008 Typeset by FoilTEX

Microsoft Word - 00_Obsah_knihy_králiková

Microsoft Word - Autoelektronika - EAT IV.r. -Osvetľovacie zariadenia -Základné pojmy.doc

REFRAKTOMETRE 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje vizuálny hranolový refraktometer a digitálny hranol

VYŠETROVANIE LÁTOK SPEKTROSKOPOM (SPEKOLOM)

29.Kvantová fyzika sa zakladá na Planckových a Einsteinových teóriach a hovorí, že všetky procesy sa dejú po maličkých krokoch => všetky fyzikálne vel

Snímka 1

Ohyb svetla

Základná škola, Školská 3, Čierna nad Tisou Tematický výchovno - vzdelávací plán Stupeň vzdelania: ISCED 2 Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Pocítacové modelovanie - Šírenie vln v nehomogénnom prostredí - FDTD

Snímka 1

SVETELNÁ ENERGIA SOLÁRNY ČLÁNOK ZALOŽENÝ NA UMELEJ FOTOSYNTÉZE 15. mája ODPOVEĎOVÝ HÁROK 1 - Krajina a družstvo:.. Meno: Meno:. Meno:.

16 Franck-Hertz.doc

PYROMETER AX-6520 Návod na obsluhu

Bariéra, rezonančné tunelovanie Peter Markoš, KF FEI STU February 25, 2008 Typeset by FoilTEX

Ucebne osnovy

E/ECE/324

Jadrova fyzika - Bc.

Aplikácia multimédií

Slide 1

SL street-a viditeľný rozdiel

MERANIE U a I.doc

Operačná analýza 2

Svetlo - základné vlastnosti

L avoruké materiály Peter Markoš, FÚ SAV 25 február 2004 Abstract Porozprávam o niektorých EM vlastnostiach l avorukých materiálov: elektrodynamika s

Určenie hustoty látok Určiť hustotu je trochu pracné. Nemá zmysel, aby ju ľudia určovali stále, keď hustotu potrebujú. Preto je už hustota jednotlivýc

Snímka 1

Osvetlenie, ktoré poskytuje pohodlie pre oči

UV lampy SK

Microsoft PowerPoint - Paschenov zakon [Read-Only] [Compatibility Mode]

Analýza kontaktne-únavového namáhania povlakovaného spekaného materiálu

36. Fázová analýza pomocou Mössbauerovej spektroskopie

< OptiFlood Mini MVP504 > | < Philips >

LED STREET LAMP LD-50 SERIES SVK

NÁZOV RUKOPISU PRÍSPEVKU DO DIDAKTICKÉHO ČASOPISU MIF

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

Osvetlenie, ktoré poskytuje pohodlie pre oči

9.1 MOMENTY ZOTRVACNOSTI \(KVADRATICKÉ MOMENTY\) A DEVIACNÝ MOMENT PRIEREZU

Základy programu Editor rovnic

PowerPoint Presentation

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Heuristický adaptívny PSD regulátor založený na miere kmitavosti Šlezárová Alexandra Elektrotechnika

FlowStar Large |

certifikat NE _navrh ku revizii 2 NE_nove logo

manual.indd

Lokalizácia Peter Markoš Fyzikálny ústav SAV Katedra fyziky FEI STU Abstract Pri nízkych teplotách sa elektróny správajú ako kvantové častice. Preto s

Microsoft Word - Zahradnikova_DP.doc

PowerPoint Presentation

Záleží na tom, čo je vo vnútri

Microsoft Word - veronika.DOC

Microsoft Word - TeoriaMaR-pomocka2.doc

21 Spektrometria ziarenia alfa.doc

Microsoft Word Riešenie PRAX A

Microsoft Word - skripta3b.doc

Microsoft Word an-02-sk-Laserova_vodovaha_81110.doc

Prezentácia programu PowerPoint

Metrické konštrukcie elipsy Soňa Kudličková, Alžbeta Mackovová Elipsu, ako regulárnu kužeľosečku, môžeme študovať synteticky (konštrukcie bodov elipsy

MASTER LEDspot LV |

Kontrolnᅢᄑ zoznam pre REKLAMNᅢノ AGENTᅢレRY

EcoStyle |

AKTIVAČNÁ ANALÝZA POMOCOU ONESKORENÝCH NEUTRÓNOV

TÉMA: VETERNÁ ERÓZIA METODICKÉ POZNÁMKY CIELE Žiaci si majú osvojiť pojem veterná erózia. majú spoznať jeden z princípov stanovovania prašného spadu a

1 Portál pre odborné publikovanie ISSN Možnosti regulácie osvetlenia v programe Dialux Pavlík Marek Elektrotechnika V súčasne dob

Telesá Príklady: 1) Vypočítajte objem a povrch pravidelného štvorbokého ihlana ak a = 10 cm s uhol ACV = 70 2) Kváder má rozmery a = 4 cm, b = 3 cm, c

Product Familiy Leaflet: MASTER TL-E Circular Super 80

DecoScene LED BBP623 |

Operačná analýza 2

Úvod do časticovej fyziky časť 1: častice a interakcie Boris Tomášik Univerzita Mateja Bela, Fakulta prírodných vied ČVUT, Fakulta jaderná a fyzikálně

Diracova rovnica

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

Podivný mikrosvet Mikuláš Gintner Katedra fyziky Žilinská univerzita 2013 Masterclasses in Physics 2013 M. Gintner

Microsoft Word - UK BA

S L O V E N S K Á M O T O C Y K L O V Á F E D E R Á C I A C E S T N É P R E T E K Y M O T O C Y K L O V NÁRODNÉ ŠPORTOVÉ PREDPISY PRE CESTNÉ PRETEKY M

Svetlo a Farby

Fyzika nižšie stredné vzdelávanie ÚVOD FYZIKA Vzdelávací štandard je pedagogický dokument, ktorý stanovuje nielen výkon a obsah, ale umožňuje aj rozví

Programátorské etudy - Pascal

Využitie moderných meracích technológií na hodnotenie kvality tlače

8 Cvičenie 1.1 Dokážte, že pre ľubovoľné body X, Y, Z platí X + Y Z = Z + Y X. 1.2 Dokážte, že pre ľubovoľné body A, B, D, E, F, G afinného priestoru

Microsoft Word - Transparencies03.doc

Monday 25 th February, 2013, 11:54 Rozmerová analýza M. Gintner 1.1 Rozmerová analýza ako a prečo to funguje Skúsenost nás učí, že náš svet je poznate

Zadanie_1_P1_TMII_ZS

ODMERNÉ SKLÁ 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje laboratórne odmerné sklo určené na meranie objemu kv

TOP RUBBER PLUS TECHNICKÉ CHARAKTERISTIKY POPIS PRODUKTU : Antivibračná zvukotesná doska TOP RUBBER PLUS je antivibračný zvukovo izolačný panel tvoren

Názov projektu: CIV Centrum Internetového vzdelávania FMFI Číslo projektu: SOP ĽZ 2005/1-046 ITMS: Statika kvapalín PaedDr. Klára Velmovsk

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

Expertízny posudok stability drevín

PLYNOVÉ CHROMATOGRAFY NA ZEMNÝ PLYN 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje procesný plynový chromatograf

Miesto merania:

DIZAJN MANUÁL

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY Ročník 2000 Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od: do: Obsah tohto dokumen

53. ročník CHO, krajské kolo - odpoveďový hárok, kategória B

MATERIALIZOVANÉ DĹŽKOVÉ MIERY 1. Vymedzenie meradiel a spôsob ich metrologickej kontroly 1.1 Táto príloha upravuje materializovanú dĺžkovú mieru (ďale

Obsah - Analytická chémia I.

EURÓPSKA KOMISIA V Bruseli C(2017) 1518 final DELEGOVANÁ SMERNICA KOMISIE (EÚ) / z , ktorou sa na účely prispôsobenia technické

S L O V E N S K Á M O T O C Y K L O V Á F E D E R Á C I A C E S T N É P R E T E K Y M O T O C Y K L O V NÁRODNÉ ŠPORTOVÉ PREDPISY PRE CESTNÉ PRETEKY M

Inovované učebné osnovy FYZIKA ISCED2 Učebná osnova FYZIKA v 6. ročníku základnej školy Učebné osnovy sú totožné so vzdelávacím štandardom pre vyučova

Vypracované úlohy z Panorámy z fyziky II Autor: Martin Brakl UČO: Dátum:

Prezentácia programu PowerPoint

Matematika 2 - cast: Funkcia viac premenných

Príloha č

48-CHO-Dz-kraj-teória a prax-riešenie

Prepis:

Refraktometria Rýchlosť šírenia elektromagnetického žiarenia vo vákuu je c=2,99792458 10 8 m/s a patrí medzi významné fyzikálne konštanty. Ľudské oko je schopné vnímať elektromagnetické žiarenie s vlnovými dĺžkami v rozmedzí od 360 nm (fialová zložka) po 750 nm (červená zložka). Elektromagnetické žiarenie v uvedenom rozsahu preto nazývame viditeľné svetlo. Ak svetlo prechádza nejakým priehľadným materiálom (optickým prostredím), jeho elektrická zložka interaguje s elektrónmi materiálu, rozkmitá ich a elektróny materiálu sa takto stávajú novými zdrojmi žiarenia. V dôsledku týchto interakcií sa rýchlosť svetla v hmotnom prostredí zmenší na hodnotu v < c. Schopnosť materiálu spomaliť šírenia svetla charakterizujeme pomocou indexu lomu n, ktorý je definovaný vzťahom c n (1) v Index lomu je bezrozmerná veličina, charakteristická pre dané optické prostredie. Z definície vyplýva, že vo vákuu je n=1. Vo všetkých ostatných prostrediach je n > 1 (napr. index lomu vody je 1.33). Rýchlosť svetla vo vzduchu je iba o málo menšia ako c. Index lomu vzduchu je 1,0003 a v bežnej praxi ho považujeme za rovný 1. Rôzna rýchlosť šírenia svetla v rôznych prostrediach spôsobuje vychýlenie smeru šírenia svetelného lúča na rozhraní dvoch prostredí s rôznymi indexmi lomu (obrázok 1). Tento jav sa nazýva lom svetla (refrakcia). Výnimkou je svetlo dopadajúce kolmo na rozhranie, jeho smer šírenia sa po prechode do nového prostredia nemení. Po dopade svetelného lúča na rozhranie pod uhlom sa časť svetla odrazí pod rovnakým uhlom a časť sa láme do druhého prostredia pod uhlom. Odraz svetla sa označuje aj ako reflexia a lom svetla ako refrakcia. Uhol dopadu, odrazu a lomu uvažujeme vždy ako uhol medzi smerom šírenia svetelného lúča a kolmicou na povrch rozhrania (obrázok 1). Uhol dopadu a uhol odrazu sa vždy rovnajú. Uhol lomu súvisí s indexami lomu oboch prostredí podľa Snellovho zákona n 2 1 sin n sin (2) kde n1 je index lomu prostredia 1 a n2 je index lomu prostredia 2.

Obrázok 1: Lom svetla V tejto súvislosti sa zavádza aj pojem optická hustota. Prostredie A je opticky hustejšie ako prostredie B, ak index lomu prostredia A je väčší ako index lomu prostedia B. Zo Snellovho zákona vyplýva, že ak svetlo prechádza z opticky redšieho do opticky hustejšieho prostredia, láme sa "ku kolmici" ( < ), ako to možno vidieť na obrázku 1. Naopak, ak prechádza svetlo z opticky hustejšieho do opticky redšieho prostredia, láme sa "od kolmice" ( > ). V tomto prípade existuje taký uhol dopadu m (medzný uhol dopadu), ktorému podľa Snellovho zákona zodpovedá uhol lomu je 90, svetelný lúč sa šíri po rozhraní (obrázok 2, e). Pre uhol dopadu väčší ako m svetlo neprechádza do druhého prostredia (obrázok 2, f, g). Tento jav sa nazýva úplný odraz (totálna reflexia). Vo vákuu sa šíri žiarenie rôznych vlnových dĺžok rovnakou rýchlosťou c. Rýchlosť šírenia žiarenia v hmotnom prostredí závisí od vlnovej dĺžky svetla. Preto aj index lomu závisí od vlnovej dĺžky. Svetlo rôznych farieb (rôznych vlnových dĺžok) sa preto pri rovnakom uhle dopadu láme pod rôznym uhlom lomu (disperzia). Vďaka tomu sa biele svetlo po prechode hranolom rozkladá na farebné zložky. Pre presnejšie meranie indexu lomu je preto vhodné pracovať s monochromatickým svetlom (žiarenie s jednou vlnovou dĺžkou). Najčastejšie sa používa sodíkové svetlo s vlnovou dĺžkou 589 nm.

Hustota väčšiny látok sa s rastúcou teplotou zmenšuje. S tým je spojený aj pokles indexu lomu. Z uvedených dôvodov sa pri presných meraniach indexu lomu uvádza teplota aj vlnová dĺžka použitého svetla. Symbol 20 n D potom znamená index lomu určený pri t=20 C pri použití sodíkovej čiary D, teda pomocou nízkotlakovej sodíkovej výbojky. Obrázok 2: Úplný odraz svetla Meranie indexu lomu Abbého refraktometrom. Index lomu svetla sa stanovuje refraktometrami. Na praktickom cvičení ste používali dvojhranolový Abbého refraktometer, ktorý je schematicky zobrazený na obrázku 3. Skladá sa z dvoch optických hranolov, osvetľovacieho a meracieho. Tenká vrstva kvapalnej vzorky je umiestnená medzi nimi. Merací hranol je vyrobený zo skla s vysokým indexom lomu (n2 > 1,75). Refraktometer je potom možné použiť na meranie vzoriek s hodnotou n1 < 1.75. Svetlo vstupuje do refraktometra z ľavej strany osvetľovacieho hranola pod rôznymi uhlami. Spodný povrch osvetľovacieho hranola (AB') je zdrsnený, t. j. je tvorený veľkým množstvom malých plôšok, orientovaných rôznymi smermi. Môžeme si preto predstaviť, že každý bod tohoto povrchu sa stáva zdrojom svetla, ktoré sa šíri do všetkých smerov. Svetlo sa šíri v skúmanej kvapalnej vzorke a dopadá na merací hranol pod rôznymi uhlami. Z obrázku 3 vidíme, že najväčší možný uhol dopadu max má lúč, ktorý sa šíri z bodu A do bodu B. Podľa Snellovho zákona tomuto lúču zodpovedá aj najväčší uhol lomu max. Ostatné lúče vstupujú do meracieho hranola pod menším uhlom lomu, a preto prechádzajú naľavo od bodu C. Detektor, ktorý je umiestnený na spodnej strane meracieho hranola, bude registrovať

naľavo od bodu C osvetlenú oblasť a napravo od bodu C tmavú oblasť. Pretože hodnota uhla max a index lomu meracieho hranola n2 sú konštantné (sú to parametre prístroja), pomocou polohy rozhrania (t. j. uhla max) vieme jednoznačne určiť index lomu skúmanej kvapaliny n1. Vzorky s rôznym indexom lomu n1 budú poskytovať rôzne uhly lomu max. To sa prejaví v zmene polohy rozhrania medzi osvetlenou a tmavou oblasťou. Z polohy rozhrania možno priamo na stupnici odčítať index lomu skúmanej kvapaliny. Ak v Abbého refraktometri používame biele svetlo, rozhranie je v dôsledku disperzie neostré a meranie je menej presné. Komerčné refraktometre sú vybavené kompenzujúcimi hranolmi, ktoré túto chybu minimalizujú. Obrázok 3: Schematické znázornenie Abbého refraktometra. Index lomu sa rutinne používa na charakterizáciu kvapalných vzoriek. Je to fyzikálna veličina, pomocou ktorej môžeme kvapalinu identifikovať, prípadne overiť jej čistotu. Často sa používa na stanovenie koncentrácie roztokov.

Použitá literatúra: 1. Kopecký, F.: Prehľad fyziky pre farmaceutov I. (Mechanika, hydromechanika a náuka o teple). Bratislava, UK 1999. 184 s. (skriptá). 2. Kopecký, F. a kol.: Praktické cvičenia z fyziky pre poslucháčov farmácie. Bratislava, UK 1989. 240 s. (skriptá). 3. http://www2.ups.edu/faculty/hanson/labtechniques/refractometry/theory.htm 4. Oremusová J., Sarka K., Vojteková M.: Laboratórne cvičenia pre farmaceutov. Bratislava, Univerzita Komenského v Bratislave 2013. 102 s. (skriptá) Vypracovala doc. RNDr. J. Gallová, CSc.