Refractometr A 1

Refractometría

Objetivos:
Parte 1
Calcular el índice de refracción de una placa de acrílico.
Comprobar experimentalmente la Ley de Snell.
Observar los fenómenos de reversibilidad del camino óptico y la reflexión total interna de un rayo luminoso.

Parte 2
Controlar la calibración de la escala del refractómetro de Abbe.
Determinar la relación entre el índice de refracción y la concentración desoluciones de propiénglicol e isopropanol.
Determinar la concentración de soluciones incógnitas de propiénglicol e isopropanol

Fundamentos

Un refractómetro de Abbe se utiliza para determinar índices de refracción, que son constantes físicas que resultan útiles como criterio de identificación de sustancias o para determinar sus purezas, permitiendo conocer de esta forma la concentración dedichas sustancias disueltas en solución. El índice depende de la temperatura, longitud de onda del rayo incidente y de la naturaleza del medio.
Este instrumento aprovecha la formación del ángulo límite luego de que la luz incidente atraviesa la sustancia incógnita en el prisma rectangular. Si el rayo “S” incide en el punto “I”, paralelo a la cara BC del prisma y rasante a la superficie de separaciónentre el prisma y la sustancia, se refractara en el prisma, por ser el medio más refringente, con un ángulo de refracción conocido como ángulo limite (L). Luego continuara su trayectoria dentro del prisma y al llegar a la cara AB se refractara nuevamente y abandonara el prisma formando un ángulo α con la normal a dicha cara (s’), siendo este el determinante de una situación extrema de refracción enel prisma. El rayo emergente de la cara AB del prisma es el cual señala el límite de separación entre las regiones de luz y de sombra en el retículo enfocable del anteojo del refractómetro.
Conociendo el índice de refracción del prisma (N) y su ángulo de refringencia (ω) se puede determinar el valor del ángulo limite (L) y finalmente, mediante la ecuación de Snell, calcular el nx de la sustanciasometida al estudio.


El ángulo L define una relación con los ángulos internos de dicha refracción estableciendo que:
L = ω + β

Si un ángulo rasante a la hipotenusa del prisma incide sobre el mismo, aplicando la ley de Snell sabemos que:
nx . sen 90° = N. sen L nx = N . sen L ,

donde “nx” es el índice de refracción de la sustancia incógnita y “N” el índice de refracción delprisma.
Para la segunda refracción (cara AB):

N . sen β = naire . sen α

Entonces, midiendo α y con los datos de naire y N, se puede calcular el ángulo β:

sen . β = (naire . sen α ) / N ,

y como L = ω + β , se obtiene el valor de L, y mediante la ecuación nx = N . sen L podremos hallar el valor del índice de refracción de la muestra en estudio, el cual resulta un numero adimensional.Materiales:
Ver guía de Tp Refractometría, versión 1.1, módulo 4, parte 1 y parte 2.
Resultados:
Parte1
Tabla : seno r y seno i calculados para cada rayo
Rayo
Sen i
Sen r
1
0,78 ± 0,03
0,52 ± 0,02
2
0,77 ± 0,03
0,49 ± 0,02
3
0,60 ± 0,03
0,43 ± 0,02
4
0,44 ± 0,03
0,33 ± 0,02
5
0,24 ± 0,03
0,22 ± 0,02
n (aire) = 1,0002926
N (acrílico) = 1,581240278





Observación del fenómeno de reflexión total del rayo.Obtención del ángulo límite
Seno ángulo límite=0,697247706
N (acrílico) = 1,434630176

Parte 2
Se trabajo a 20 ° C

Tabla de índice de refracción del agua medido por duplicado
MUESTRAS DE CONTROL : AGUA
1.3325
1.3329
Promedio: (1,33270 ± 0,00057)



Tabla de índice de refracción medido por duplicado

 
PROPIENGLICOL
ISOPROPANOL
v/v %
 
 
20
1.3530
1.3450
 
1.3520
1.3450
40
1.3740
1.3585
 
1.37401.3585
60
1.3995
1.3650
 
1.3995
1.3650
80
1.4165
1.3730
 
1.4165
1.3730
100
1.4305
1.3750
 
1.4305
1.3755

Tabla de índice de refracción promedio ± 2S
 
PROPIENGLICOL
ISOPROPANOL
v/v %
 
 
20
1,3525 ± 0,0014
1,345 ± 0,027
40
1,3740 ± 0,0000
1,3585 ± 0,0000
60
1,3995 ± 0,0000
1,3650 ± 0,0000
80
1,4165± 0,0000
1,3730 ± 0,0000
100
1,4305 ± 0,0000
1,37525 ± 0,00071


Tabla de índice de refracción...