Uso del refractometro

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GENERALIDADES:
ÍNDICE DE REFRACCIÓN


Frentes de onda de una fuente puntual en el contexto de la ley de Snell. La región debajo de la línea gris tiene un índice de refracción mayor y velocidad de onda proporcionalmente menor que la región por encima de la línea.


Refracción de la luz en la interfaz entre dos medios con diferentes índices de refracción (n2 > n1). Como la velocidad defase es menor en el segundo medio (v2 < v1), el ángulo de refracción θ2 es menor que el ángulo de incidencia θ1; esto es, el rayo en el medio de índice mayor es cercano al vector normal.
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de refracción es el cambio de la fase por unidad delongitud, esto es, el número de onda en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (k0).
Definición física
El índice de refracción (n) está definido como el cociente de la velocidad (c) de un fenómeno ondulatorio como luz o sonido en el de un medio de referencia respecto a la velocidad de fase (vp) en dicho medio:

Generalmente se utiliza la velocidad de la luz (c)en el vacío como medio de referencia para cualquier materia, aunque durante la historia se han utilizado otras referencias, como la velocidad de la luz en el aire. En el caso de la luz, es igual a:

Donde εr es la permitividad relativa del material, y μr es su permeabilidad electromagnética relativa. Para la mayoría de los materiales, μr es muy cercano a 1 en frecuencias ópticas, es decir, luzvisible, aunque n es aproximadamente .
Valores para diferentes materiales
Artículo principal: Lista de Índices de refracción
El índice de refracción del aire es de 1,00029 pero para efectos prácticos se considera como 1, ya que la velocidad de la luz en este medio es muy cercana a la del vacío.
Otros ejemplos de índices de refracción para luz amarilla del sodio (λ=589 nm):
Material Índicede refracción
Vacío
1
Aire (*)
1,0002926
Agua
1,3330
Acetaldehído
1,35
Solución de azúcar (30%)
1,38
1-butanol (a 20 °C)
1,399
Glicerina
1,473
Heptanol (a 25 °C)
1,423
Solución de azúcar (80%)
1,52
Benceno (a 20 °C)
1,501
Metanol (a 20 °C)
1,329
Cuarzo
1,544
Vidrio (corriente)
1,52
Disulfuro de carbono
1,6295
Cloruro de sodio
1,544
Diamante
2,42
(*) en condicionesnormales de presión y temperatura (1 bar y 0 °C)
Refracción inusual


Ejemplo de un rayo electromagnético pasando por un metamaterial con refracción negativa.
La investigación reciente también ha demostrado la existencia de índice de refracción negativo, lo que puede ocurrir si las partes reales tanto de permitividad εeff como μeff pueden tener permeabilidad con valores negativos. No seespera que esto ocurra naturalmente con luz visible con algún material, aunque puede lograrse con metamateriales; materiales creados en laboratorio para dicho propósito. El índice de refracción negativa ofrece la posibilidad de superlentes, dispositivo de invisibilidad y otros fenómenos exóticos.
Por otra parte, el índice de refracción, en algunos materiales, depende de la frecuencia del rayoincidente. Por esta misma razón, y en ciertos materiales, podemos obtener un índice de refracción negativo no estándar. Por otro lado, como ya se dijo, existen metamateriales que permiten esta propiedad en condiciones estándar o con la luz visible.

Índice de refracción efectivo
En una guía de ondas (ej: fibra óptica) el índice de refracción efectivo determina el índice de refracción que experimentaun modo de propagación en razón a su velocidad de grupo. La constante de propagación de un modo que se propaga por una guía de ondas es el índice efectivo por el número de onda del vacío:

Nótese que el índice efectivo no depende sólo de la longitud de onda sino también del modo de propagación de la luz (β). Es por esta razón que también es llamado índice modal.
El índice de refracción...
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