Indice refracție

1.Notiuni teoretice

O razǎ de lumina ce cade sub un anumit unghi pe suprafatǎ planǎ de separare a douǎ medii transparente diferite,partial se reflecta,iar partial patrunde in al doilea mediu schimbându-si directia initialǎ,adicǎ se refractǎ.Unghiul α dintre raza incidenţǎ şi o dreaptǎ perpendicularǎ pe suprafaţa de separaţie a celor doua medii se numeşte unghi de incidenţǎ.Unghiurile analoage pentru raza reflectatǎ se numesc respectiv unghi de reflexie(ά) şi unghi de refractie(β).Planul determinat de raza de incidenţǎ şi de perpendicularǎ se numeşte plan de incidenţǎ.

Fenomenele de relexie şi refractie a luminii monocromatice la limita de separaţie a mediilor izotrope (lichide şi gaze) se supun cantitativ legilor lui Snellius:

Raza reflectatǎ şi cea refractata se gǎsesc în planul de incidenţǎ;

Unghiul de incidenţǎ este egal cu unghiul de incidenţǎ(ά= α);

Ỉntre unghiul de incidenţǎ si unghiul de refractie este valabila relatia:

sin α/sin β=n=const.

Dacǎ se schimbǎ unghiul de incidentǎ se modificǎ şi unghiul de refractie, insa raportul dintre sinusurile celor douǎ unghiuri, pentru doua medii date, ramâne constant. Acest raport se numeşte indice de refracţie al luminii. El depinde de proprietăţile optice ale ambelor medii şi este egal cu raportul cl/c2 dintre vitezele razei de lumină în cele două medii. Totodată depinde de lungimea de undă a luminii incidente.

Când raza trece dintr-un mediu mai dens II într-un mediu mai puţin dens I, ea se depărtează de normala la suprafaţa lichidului. Mărindu-se treptat unghiul de incidenţă a se va observa că la un anumit αl, unghiul de refracţie β ia valoarea de 90°.

La depăşirea unghiului de incidenţa αl, se produce reflexia totală a razei, adică raza de lumină nu mai pătrunde deloc în mediul mai puţin dens. Unghiul α este deci unghiul maxim pentru care raza se şi reflectă parţial. Considerând desfăşurarea inversă a fenomenului, se observă că raza care cade sub un unghi de 90° se refractă sub unghiul β1. Deoarece pentru unghiul limită α=90° urmează sin90°/sin β1=n sau n=l/sinβ1. Unghiul β şi implicit n se determină cu ajutorul refractometrului. Indicele de refracţie al unei substanţe depinde într-o mare măsură de temperatură şi prin aceasta de densitatea şi starea de agregare a substanţei. Pentru ca proprietăţile optice ale substanţelor să fie comparabile la diverse temperaturi, s-a introdus o funcţie numită refracţie specifică, a cărei valoare depinde de temperatură. S-a demonstrat că valoarea refracţiei specifice este dată de relaţia.

Dacă valoarea refracţiei specifice se înmulţeşte cu masa moleculară a substanţei date, se obţine valoarea refracţiei moleculare(relaţia (*) ).

Valoarea ei depinde de numărul şi de natura atomilor care intră în compoziţia moleculei, precum şi de natura legăturilor dintre aceşti atomi. Prin urmare R este o mărime care caracterizează structura moleculara a substanţei date şi are caracter aditiv. Valoarea ei este egală cu suma refracţiilor atomice, Rat, ale atomilor care intră în compoziţia moleculei date.