Índice de refracción

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El índice de refracción se define como el cociente de la velocidad de la luz cuando pasa a través de dos medios.

Por otra parte, es un número adimensional que depende de la temperatura y de la longitud de onda de la luz.

Es decir, éste define la rapidez con la que un haz de luz viaja a través de los medios.

Y, esta relación se describe mediante la fórmula:

Donde:

n= es el índice de refracción
c= es la velocidad de la luz en un vacío o aire.
v= es la velocidad de la luz en los medios, por ejemplo, agua, aceite de oliva, entre otros.

Por consiguiente, cuanto mayor sea el índice de refracción:

Más lento viaja la luz
Lo que provoca un cambio correspondientemente mayor en la dirección de la luz dentro del material

Ley de Snell

La ley de Snell, también conocida como la ley de Snell-Descartes:

Relaciona los ángulos de incidencia y refracción con los índices de refracción de los medios usados.
Y, establece que la relación del índice de refracción de cada uno de los medios es proporcional a la del ángulo de incidencia y refracción del haz de luz.

Según la ley de Snell, los refractómetros se desarrollaron para medir el índice de líquidos y muestras semisólidas.

Una célula de medición de un refractómetro digital tiene una configuración esquemática basada en la ley de Snell.
Por lo tanto, se apoya en la reflexión interna total y en el ángulo crítico.

Desde otra perspectiva, el índice se puede usar en muchas industrias y aplicaciones diferentes, tales como:

En la industria de Alimentos y bebidas:

Para mediciones de Brix o, contenido de azúcar de los refrescos.
Y, también los grados Oechsle del mosto de uva usado en la elaboración del vino.

En lo que respecta a las industrias de Productos químicos: se usan para determinar:

Para el caso de las industrias de Productos farmacéuticos, se utiliza para:

Índice de refracción absoluto

Este se calcula con referencia al vacío en el que la luz se propaga con la mayor velocidad posible de:

299 792 458 metros por segundo, es decir, la velocidad de la luz.

Sin embargo, en la práctica, el aire que respiramos también se considera un medio de referencia.

No obstante, la luz se propaga a una velocidad ligeramente más lenta:

1,0003 veces más lenta que a través del vacío.

Podemos afirmar entonces, que el índice absoluto mide:

Cuántas veces la velocidad de la luz es mayor en el vacío o en el aire, que en cualquier otro medio.

Índice de refracción relativo

Este se define como la relación de las velocidades de la luz entre dos medios que no sean el vacío o el aire.

Sirva de ejemplo:

Se puede medir el índice de refracción del aceite de oliva en relación con el del agua.

Sin embargo, no hay ningún uso práctico para medir el índice de refracción relativo en aplicaciones industriales.

Si la muestra líquida contiene suspensiones sólidas, se recomienda verter la muestra en la fase de muestra del refractómetro y esperar por ejemplo, 10 segundos antes de iniciar la medición.
También se pueden medir en cuestión de segundos con un refractómetro digital. las muestras negras, oscuras y de color

Las impurezas pueden afectar al índice de refracción:

Primero, si se tienen en cuenta las impurezas líquidas con un índice de refracción más alto que la muestra líquida:

Frente a esto, la velocidad de la luz en el medio disminuirá y, por lo tanto, aumentará el valor del índice.

Y, en segundo lugar, si se tienen en cuenta las impurezas líquidas con un índice de refracción más bajo que la muestra líquida:

Entonces la velocidad de la luz en el medio aumentará y, por lo tanto, disminuirá el valor del índice.

Por otra parte, éste se puede emplear fácilmente para identificar una muestra pura porque cada elemento tiene un índice de refracción único.

Tras una medición, se puede consultar el índice de refracción de la muestra en cuestión para ver a qué corresponde.

Además, cuando se usa un refractómetro automático, el índice de refracción se puede convertir automáticamente a otras escalas, por ejemplo,