Факторы, влияющие на величину показателя преломления света.

 

Свет, проходя через вещество, испытывает определенное сопротивление среды, что выражается в изменении его скорости и проявляется как эффект преломления лучей. В зависимости от свойств среды, этот эффект может быть как слабым, так и достаточно заметным. К факторам, влияние которых на величину n необходимо учитывать, относятся:

Ø температура;

Ø концентрация вещества;

Ø длина волны излучения;

Ø наличие поглощающих и рассеивающих частиц;

Ø фазовый состав (структурные особенности и химический состав).

При анализе воздействия конкретных факторов на величину показателя преломления будем рассматривать его взаимосвязь с плотностью среды.

 

Температура среды.

При нагревании практически все тела расширяются, а следовательно увеличивается их объем и возрастают межмолекулярные расстояния, тогда как межмолекулярное взаимодействие ослабевает. Это приводит к уменьшению плотности среды и увеличению скорости света в ней. Следовательно, учитывая формулу (8.22), значение показателя преломления с ростом температуры будет убывать. Для водных растворов при нагреве от 4-х до 100  эта зависимость имеет вид:

                                            (8.24)

где  и  - показатели преломления воды при заданной температуре t и при 20 , t – температура среды в ().

 

Концентрация вещества.

С ростом концентрации вещества значение показателя преломления уменьшаются. Эта закономерность следует из взаимосвязи плотности среды и концентрации как числа единиц вещества в единичном объеме. Чем больше концентрация, тем выше плотность среды, тем ниже скорость распространения света в ней. Эта закономерность больше характерна для конденсированных сред, таких как растворы, расплавы или твердые вещества. Для газов эффект выражен значительно слабее, так как молекулы вещества достаточно далеко удалены друг от друга. Так абсолютный показатель преломления воздуха  = 1,00027, т.е. практически близок к единице в широком температурном и концентрационном интервале. Это позволяет выполнять многие аналитические определения в обычных условиях, а при обработке результатов – не учитывать погрешность, вносимую воздухом из-за ее малости.

Длина волны излучения.

Как известно, в зависимости от энергии меняется цвет воспринимаемого излучения, а значит и значение длины волны. Так как длина волны определяется скоростью распространения излучения в вакууме, то и значение показателя преломления также будет меняться в зависимости от  излучения. При прочих равных условиях наиболее сильно преломляются синие лучи, а наименее – красные. Этот факт объясняет расположение цветов в спектре при прохождении луча через призму (рисунок 8.37). Зависимость показателя преломления света для данного вещества от длины волны характеризуется дисперсией света . Под дисперсией света  понимают разность показателей преломления синего ( =) и красного лучей ( =).

 =                                                 (8.25)

Дисперсия света характеризует преломляющие свойства вещества и является табличным значением.

 

                     

 

Рисунок 8.37Разложение в спектр белого света при прохождении его через

              преломляющую призму