Tipos de refractrometros

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REFRACTOMETRIA
Cuando la radiación electromagnética atraviesa un límite entre dos medios, cambia su velocidad de propagación. Si la radiación incidente no es perpendicular al limite, también cambia su dirección. El cociente entre la velocidad de propagación en el espacio libre (vacío) y la velocidad de propagación dentro de un medio se llama índice de refracción del medio. En este artículo seestudian métodos para la medición del índice de refracción en la región visible del espectro, aunque la mayoría de los métodos que se describen pueden emplearse también en las regiones infrarroja y ultravioleta cuando se usan detectores de radiación adecuados. Sólo se consideran aquí las sustancias homogéneas isótropas que son transparentes en este intervalo espectral. Las sustancias anisótrppas ofuertemente absorbentes requieren métodos de medición especiales. Los aquí descritos exigen ciertas precauciones para evitar errores. 1
El índice de refracción tiene muchas aplicaciones en el campo de la Química, como la identificación de productos, análisis cuantitativo de soluciones, determinación de la pureza de muestras, y son útiles para determinar momentos dipolares, estructuras molecularesy pesos moleculares aproximados. 1
Principios generales
Cuando la luz pasa de un medio a otro (o del vacío a un medio material) ocurren varios fenómenos, de los cuales puede usarse cualquiera como base de medición del índice de refracción del medio. La velocidad de propagación cambia; cierta cantidad de luz se pierde por reflexión; si la luz incidente no es perpendicular a la superficie límiteentre los dos medios, cambia la dirección de propagación y aparecen ciertos efectos de polarización y, por último, en determinados ángulos de incidencia (ángulo entre el rayo de luz y la normal a la superficie límite) puede ocurrir reflexión total. Como todos estos efectos varían con la longitud de onda de la luz, el índice de refracción es una función de la longitud de onda. La variación delíndice de refracción con la longitud de onda se llama dispersión. 1
La razón entre la velocidad de propagación en el vacío y en un medio es el índice de refracción absoluto y se designa aquí por nabs. La razón entre la velocidad de propagación en el medio 1 y en el medio 2 se llama índice de refracción relativo y se designa por nre1. En la mayoría de los casos se determina el índice de refracciónabsoluto para los gases, y en cambio para los líquidos y los sólidos se determina el índice con relación al aire. 1
Como la velocidad de propagación es difícil de determinar directamente, de ordinario se recurre a métodos indirectos, con los cuales se mide el cambio en la trayectoria óptica debido al retardo en la propagación de la luz, como en los métodos interferométrico y microscópico que sedescriben más adelante. 1
Si la luz incide en ángulo i sobre el límite entre dos medios de índices absolutos n1 y n2, la luz que pasa al segundo medio marcha en una dirección definida por el ángulo de refracción, r. 1
Los ángulos i y r están relacionados por la ley de Snell, que dice que n1 sen = n2 sen r. Si el medio 1 es el vacío, para el cual n = 1, entonces:
nabs = sen i
sen r
Si el medio 1 esel aire, para el cual nabs = 1.000277 (a 760 mm Hg, 0° C., longitud de onda 5 893 A.), entonces n2abs = 1.090277 (sen i/sen r). Como el índice de refracción del aire varía muy poco con los cambios ordinarios de humedad, composición, temperatura y presión del aire en el laboratorio, son suficientes los valores del índice de refracción referidos al aire. Sin embargo, en determinaciones de máximaprecisión ha de corregirse el valor del índice de refracción para las condiciones normales (PTN) o usar el nabs en caso necesario. 1
Si n1 < n2 y el ángulo de incidencia aumenta a 90º (incidencia rasante), el ángulo de refracción alcanza un valor máximo dado por:
n1 = n sen r (pues sen 90º =1)
Inversamente, si n1 > n2, a valores de i mayores que un cierto valor dado por n1 sen = n2 (r = 90º )...
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