Файл: Некоторые понятия физической оптики. 1 Распространение света.rtf
Добавлен: 11.12.2023
Просмотров: 43
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение
. Некоторые понятия физической оптики
.1 Распространение света
.2 Понятие рефрактометрии. Показатель преломления света
. Использование рефрактометрии и приборы для измерения показателя преломления
.1 Применение рефрактометрии
.2 Рефрактометры - порядок работы, принципы их действия
. Метод определения содержания растворимых сухих веществ рефрактометром в фруктовых и овощных соках (ГОСТ Р 51433-99)
.1 Применение, нормативные ссылки и термины
.2 Сущность метода
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Введение
Качество пищевых продуктов определяется совокупностью характеристик, способных удовлетворять потребности человека в пище при обычных условиях их использования. Качество характеризуется показателями качества - количественной характеристикой одного или нескольких свойств продукции.
При оценке показателей качества наряду с органолептическим анализом большое значение имеют измерительные (инструментальные) методы анализа. Эти методы позволяют определить химический состав, пищевую ценность, физико-химические показатели качества, показатели безопасности пищевых продуктов.
Можно выделить следующие методы, нашедшие широкое применение в пищевой промышленности: газовая хроматография, жидкостная хроматография, атомно-абсорбционная спектрометрия, фотометрия, люминесценция, капиллярный электрофорез, инфракрасная спектроскопия, электрохимия, классические методы анализа (титриметрия, гравиметрия),а также рефрактометрия.
При проведении экспертизы, сертификационных испытаний велико значение и широка область применения и перспективы использования оптических методов анализа, позволяющих с большой точностью определять количество макро- или микроэлементов, в том числе токсичных, а также концентрацию других веществ, обусловливающих потребительские свойства продовольственных товаров. Данная курсовая работа предназначена для освоения будущими товароведами-экспертами основных оптических методов анализа, используемых в оценке качества и проведении сертификационных испытаний продовольственных товаров; ознакомления с устройством и принципами работы оптических приборов; приобретения навыков по математической обработке полученных результатов анализа.
Среди оптических методов исследования наиболее значимы и успешно применяемы в товароведении рефрактометрия и фотоколориметрия.
Каждый человек нуждается в качественных товарах, и для определения содержания определенных веществ в продукте важно инструментально определить их. Одним из методов количественного определения веществ в продовольственных продуктах является метод рефрактометрии. В этом актуальность этой работы. Преимуществами рефрактометрического метода являются его простота и относительно невысокая стоимость приборов для определения коэффициента преломления света
Целью данной курсовой работы является изучение рефрактометрии и ее применение более подробно.
В связи с поставленной в работе целью необходимо решить ряд задач:
рассмотреть основные теоретические аспекты понятия "рефрактометрия";
исследовать принцип работы рефрактометров;
проанализировать применение рефрактометрии и сделать основные выводы по результатам проведенного исследования.
Объектом исследования данной курсовой работы являются продовольственные продукты.
В ходе написания курсовой работы были использованы литературные источники следующих авторов: Иоффе, Б. В., Кравченко, Э.Ф., Криштафович В.И., Ратушный А.С., Колобов С.В. и другие.
Структура работы состоит из введения, основной части, заключения, списка использованных источников и приложений.
1. Некоторые понятия физической оптики
рефрактометрия растворимый вещество сок
1.1 Распространение света
Свет - в физической оптике электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. В качестве коротковолновой границы спектрального диапазона, занимаемого светом, принят участок с длинами волн в вакууме 380-400 нм (750-790 ТГц), а в качестве длинноволновой границы - участок 760-780 нм (385-395 ТГц).
Существуют две гипотезы распространения света.
Первая гипотеза - эмиссионная или корпускулярная, утверждала, что свет представляет собой поток мельчайших частиц - корпускул, испускаемых нагретым светящимся телом. Достигая глаза, эти частицы отражают зрительные ощущения. Ударяясь о преграду, частицы отражаются от её поверхности или проникают внутрь в зависимости от свойств материала тела.
Легко объясняя законы отражения света, эта гипотеза не могла объяснить некоторые особенности преломления света и вовсе не объясняла интерференцию света.
Вторая гипотеза - волновая, утверждала, что частицы, испускаемые светящимся телом, находятся в состоянии чрезвычайно быстрых колебаний, генерирующих волны, которые распространяются во все стороны и, достигая глаза, вызывают зрительные ощущения. Волновая теория хорошо объясняла интерференцию света и другие явления, недоступные корпускулярной гипотезе, но была не в состоянии объяснить, каким образом распространяются волны в вакууме. Впоследствии эта неясность была устранена признанием за световыми волнами электромагнитного характера. Таким образом, свет по этой гипотезе представляет собой быстро меняющееся электромагнитное поле.
В дальнейшем с накоплением экспериментальных данных и их теоретической интерпретации, удалось установить особый, двойственный, характер световых явлений и свести обе, казалось, взаимоисключающие гипотезы в одну стройную, свободную от внутренних противоречий теорию. В соответствии с этой теорией свет равноправно может рассматриваться и как волновое движение электромагнитной природы, и как поток частиц, излучаемых источником света в виде отдельных порций света - квантов или фотонов.
Вместе с тем световые явления могут рассматриваться также и с позиции геометрической или лучевой оптики, представляющей собой применение геометрических построений и теорем.
Фундаментом для сближения геометрии с учением о свете и развития лучевой оптики явились представления о прямолинейности распространения света. Лучевая оптика и в настоящее время сохраняет ведущую роль во всех оптических и светотехнических расчётах, благодаря их простоте и наглядности, и показывает обычно полное соответствие вычисленных и экспериментальных данных.
Лучевая оптика базируется на трёх основных приложениях:
прямолинейности распространения света в однородной среде;
поведении света на границе раздела двух сред при условии, что такая граница представляет собой идеально гладкую поверхность;
независимости распространения света.
Указанные положения установлены эмпирически, т. е. опытным путём посредством сравнения геометрических соотношений без учёта особенностей, связанных со сложной природой света.
Чтобы оперировать только наглядными геометрическими элементами, в лучевой оптике введены два условных понятия о луче и о светящейся точке.
Под лучом понимают направление, по которому распространяется свет. Экспериментально установлено, что в вакууме и в однородной (газовой, жидкой или твёрдой) прозрачной среде (например, в воздухе при постоянном давлении, в воде или стекле) свет распространяется прямолинейно, и луч представляет собой прямую линию, началом которой является источник света.
Под светящейся точкой понимают источник света, незначительными размерами которого можно пренебречь. Физически любой источник света обладает определёнными размерами, однако, если сравнить эти размеры с теми расстояниями, на которые распространяется действие света, то условно (без существенной погрешности) источник света принимают за точку.
От светящейся точки света расходится во все стороны в виде пучка бесконечное число лучей, заполняющих всё окружающее пространство. Такой пучок называется неограниченным. Однако, если на пути такого пучка поместить диафрагму - непрозрачный экран с отверстием, то за диафрагмой свет будет распространяться уже как ограниченный пучок.
Уменьшая отверстие диафрагмы, можно выделять всё более и более тонкие пучки. Казалось бы, это должно привести к столь тонкому пучку, что его можно считать "отдельным лучом". Однако опыт не подтверждает это предположение. При уменьшении диаметра отверстия лучи теряют прямолинейность и начинают огибать его края, и тем больше, чем меньше становится отверстие.
Явление огибания световыми (звуковыми и т.д.) волнами встречающихся на пути препятствий называется дифракцией света и обусловлено его волновой природой. По этой причине нельзя выделить отдельный луч и в действительности существуют только пучки лучей.
.2 Понятие рефрактометрии. Показатель преломления света
Рефрактометрия - метод анализа, основанный на явлении преломления света при прохождении из одной среды в другую.
Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления, обусловлено различной скоростью распределения света в различных средах. При этом отношение синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления (β) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n). Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах:
Если на пути светового пучка, распространяющегося в прозрачной однородной среде (например, в воздухе), встречается другая прозрачная однородная среда (например, стекло), то на границе раздела сред пучок света разделяется на два луча, из которых один луч входит в новую среду, изменяя своё направление (преломляется), а другой, отражаясь от поверхности раздела и изменяя своё направление, продолжает распространяться в первой среде. Луч при распространении в однородных средах, изменяя свою однонаправленность, сохраняет прямолинейность распространения и до, и после границы раздела.
Таким образом, преломление и отражение не противоречат прямолинейности распространения света в однородных средах.
Рисунок 1 - Поведение луча на поверхности раздела.
Линия ММ на рисунке 1 изображает поверхность (границу) раздела между воздухом и стеклом. Падающий луч монохроматического света (света, условно одной длины волны) составляет с нормалью О\О’ к поверхности раздела сред угол АВО = α. Этот угол называется углом падения луча. В другой среде луч составляет с нормалью угол преломления О’ ВС = β.
Если изменять угол падения луча α, то будет изменяться и угол преломления луча β, но при этом всегда будет сохраняться неизменным отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления:
Если заменять стекло на другие однородные прозрачные среды (например, воду, другой сорт стекла), то в любом случае n будет оставаться величиной постоянной, но значения её будут другими.
Причём, чем больше значение n, тем больше оптическая плотность второй среды.
Если луч входит в какую-либо однородную прозрачную среду не из другой прозрачной среды, а из вакуума, то такой показатель преломления называется абсолютным показателем преломления среды (N).
Поскольку значение n зависит от длины волны света (λ) и от температуры, то её измерение проводят при монохроматическом свете и постоянной температуре.
Законы преломления света формулируются следующим образом:
падающий и преломлённый лучи находятся в одной плоскости с нормалью к поверхности раздела, но расположены на противоположных сторонах от неё;
отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления для двух соприкасающихся однородных сред постоянно и не зависит от угла падения;
падающий и преломленный лучи взаимно обратимы, т.е., если луч, входя из одной среды в другую, идет по направлению АВС, то, выходя из второй среды в первую, он пойдет по направлению СВА.
2. Использование рефрактометрии и приборы для измерения показателя преломления
.1 Применение рефрактометрии
Рефрактометрический анализ широко применяют при исследовании таких пищевых продуктов, как жиры, томатные продукты, варенье, джем, соки и др.
Рефрактометрический анализ основан на измерении показателя преломления (рефракции) веществ, по которому судят о природе вещества, его чистоте или содержании в растворах.