Jak ještě pochopíte, nějak mě v poslední době drží optika, takže jsem si vzpoměl - co jsme ještě neprobírali ? Měření indexu lomu ? A k čemu je chemikům index lomu ? Takže už tady ve vedlejším seriálu byla potenciometrie a koduktometrie. Konduktometrie je skvělá pokud potřebujete odhadnout množtsví iontů v roztoku a příliš váse nezajímá jejich druh. Existuje však potřeba analyzovat i jiné látky v roztoku "orientačně" a konduktometrii použít nelze neboť tyto látky v roztocích neionizují (cukrové šťávy v cukrovarech a výrobě lihu) nebo naopak ionizují až moc (kyseliny v akumulátorech). Pro taková měření je refraktometrie ideální.
Základní finta je v tom, že čím je rozpuštěné složky v roztoku více tím má roztok větší index lomu - tedy tím pomaleji světlo roztokem prochází. Pokud bychom z vinného moštu udělali čočku (třeba nalitím do takové nádoby) a pak měřili její ohniskovou vzdálenost - moc daleko bychom nedošli - pricnip refraktometrie je tedy poněkud jiný.
Četl jsem nějakou gymnaziální fyziku z první republiky, která byla plná deklamovacích pouček typu "předmět ponořený - jeví se přelomený". Opravdu je to tak - pokud ponoříte do skleničky šikmo tužku - bude z jistých úhlů vypadat jako zlomená, protože světlo vstupující do vody se lomi "ke kolmici" a naopak světlo vystupující z vody se lomí "od kolmice" a tím je obraz tužky narušen. Taky jsem jako děcko střílel vzduchovkou na ryby - nikdy jsem netrefil - protože ryba - díky lomu světla - není tam kde ji pod hladinou vidíte.
To jsou všechno poetická vysvětlení, ale daleko poetičtěji to ve svých "Přednáškách z fyziky" popsal Richard Feynmann - tedy světlo se snaží v každém místě strávit co nejkratší čas a proto má tendenci pohybovat se po co nejkratších drahách - proto pokud narazí na prostředi, které je "opticky hustší" - lomí se "ke kolmici" aby v opticky hustém prostředí šlo kratší cestou - více kolmou na plochu rozhraní.
Pak skočíte s potápěcími brejlemi do bazénu a když koukáte nad sebe - uvidíte, že svět kolem bazénu vidíte jenom v celkem malém a docela deformovaném kruhu nad sebou a dále od tohoto kruhu vidíte naopak odraz dna bazénu. Na přechodu voda vzduch (nebo sklo vzduch jako na obrázku) se totiž světlo lomí "od kolmice" až nastane okamžik kdy by se takovým lomem mělo zanořit opět do roztoku - to se kupodivu opravdu stane a říká se tomu "totální odraz" - protože světlo se odráží i od zcela průhledného skleněného povrchu (viz hranoly v triedrech)
Pro totální odraz platí vzoreček
Sin (alfa) = n1/n2
Tedy totální odraz nastane při úhlu který odpovídá poměru indexu lomu jednoho a druhého prostředí. Takže můžeme spekulovat jak takový přítsroj - refraktometr vypadá. Totální odraz nenastává při přechodu světla z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí - v přístroji tedy musí být hranol ze skla s velice vysokým indexem lomu. Druhé - měřené - prostředí musí být s tímto hranolem v kontaktu - a sláva - přesně tak to vypadá.
Ruční refraktometry obsahují malinkatý dalekohled, který má v okuláru vyrytou stupnici, která odpovídá indexu lomu měřeného roztoku, nebo častěji rovnou měřenému parametru - cukernatosti moštu, koncentraci bílkoviny v moči, koncentraci kyseliny v baterce atd. My nakapeme na hranol měřený roztok, přiklopáme sklíčkem a sledujeme vestavěným teleskopem - zevnitř hranolu - rozhraní mezi oblastí kde ještě došlo k lomu "od kolmice" - oblast je světlá a kde už došlo k totálnímu odrazu - rozhraní světlá - tmavá pak samo funguje jako ručička na stupnici.
Aniž bychom probírali schéma zapojení - je jasné, že digitalizace takového přistroje je dětsky snadná - v nejprimitivnějším případě fotoodpor sleduje průtok světla "zbylou osvětlenou částí" okuláru.
Jasné ? Nebo jste z toho jeleni ?
Zbývá už jenom rada robotům ke zničení lidstva - škoda že člověk je suchozemský tvor - pokud by nebyl - dal by se zavřít jako rybička do akvária - a rybičky mají akvárium plné totálních odrazů vnitřku akvária - což je pěkně psycho. Nebo možná se dá řící - díky lomu "od kolmice" moc nevidí co je venku - což naopak může být docela uklidňující - co já vím ...
Karel | 13. listopadu 2014 v 17:22
Petře, nevím jak je to s těmi rybičkami v akváriu, ale moje rybky běžně vidí ven :-) Typicky poznají krmení, jednou kolem akvária pochodoval bratr s olejovkama v konzervě a ukazoval jim to se slovy: "kamarádky".