Qu’est-ce qu’un réfractomètre d’Abbe ?
Un réfractomètres d’Abbe est un appareil qui permet de mesurer l’indice de réfraction d’un matériau en utilisant la méthode de l’angle critique.
Il ressemble à un microscope et la mesure se fait visuellement à travers un oculaire. L’indice de réfraction d’un échantillon, tel qu’un liquide ou un solide, peut être déterminé en plaçant une petite quantité de l’échantillon sur un prisme et en observant les zones claires et sombres créées par la lumière émise par le prisme.
Il peut être utilisé pour évaluer les matériaux optiques tels que les films et les verres optiques, ce qui en fait un instrument indispensable pour les fabricants d’équipements optiques.
Utilisations du réfractomètre d’Abbe
Le réfractomètre d’Abbe permet de déterminer l’indice de réfraction d’un échantillon. Il peut mesurer avec précision des échantillons dans différents états, y compris des liquides, des solides et des membranes. La détermination de l’indice de réfraction d’un échantillon permet d’évaluer les performances optiques des films, du verre et des lentilles, ce qui explique leur utilisation par les fabricants et les sociétés d’analyse.
Le principe du réfractomètre est également utilisé dans les glucomètres portatifs. Les glycomètres peuvent mesurer la concentration de saccharose dans un échantillon, ce qui permet d’évaluer le pouvoir sucrant des légumes et des fruits.
Principe des réfractomètres d’Abbe
Le réfractomètres D’Abbe ressemble à un microscope et s’utilise en plaçant un échantillon sur un prisme. En regardant à travers l’oculaire, on observe la lumière émise par le prisme, sa luminosité et son obscurité. L’indice de réfraction varie en fonction de la température, c’est pourquoi certains prismes sont entourés d’eau thermostatique.
Lorsque la lumière est incidente d’un matériau à grand indice de réfraction vers un matériau à petit indice de réfraction, elle est totalement réfléchie si l’angle d’incidence dépasse un certain angle. L’angle d’incidence minimum à ce point est appelé angle critique. Lorsqu’un échantillon est placé sur un prisme dont l’indice de réfraction est plus élevé que celui de l’échantillon et que la lumière est irradiée à la limite entre le prisme et l’échantillon, la lumière incidente parallèle à la surface de la limite est réfractée à l’angle critique.
Lorsque l’on observe la lumière émise par le prisme, une différence d’intensité lumineuse apparaît entre la région située au-dessus de l’angle critique et la région située en dessous, ce qui permet d’observer la lumière et l’obscurité. L’observation de ces limites permet de déterminer l’indice de réfraction de l’échantillon. Plus précisément, l’indice de réfraction peut être calculé à partir de l’angle critique, de l’angle de la lumière émise par le prisme, de l’angle du sommet du prisme et de l’indice de réfraction du prisme.
Autres informations sur les réfractomètres d’Abbe
1. Comment mesurer les solides ?
Certains modèles peuvent mesurer les indices de réfraction des solides et des liquides. Cependant, lors de la mesure de solides, la surface de contact du solide avec la surface du prisme est inégale, ce qui rend impossible une mesure précise. Par conséquent, contrairement aux liquides, il est nécessaire de broyer l’échantillon ou d’utiliser un liquide intermédiaire.
La procédure d’analyse des échantillons solides est la suivante :
- Broyer l’échantillon solide à mesurer avec une lime pour aplanir la surface en contact avec la surface du prisme du Réfractomètres d’Abbe. Si l’échantillon solide est une poudre, la broyer uniformément.
- Appliquer un liquide intermédiaire sur la surface polie de l’échantillon solide. Le liquide intermédiaire est un liquide utilisé pour combler l’espace entre la surface prismatique et l’échantillon. Le monobromonaphtalène, l’huile d’anis ou le salicylate de méthyle sont utilisés. Si l’échantillon solide est une poudre, aucun liquide intermédiaire n’est nécessaire.
- Placer l’échantillon solide de manière à ce que la surface polie soit en contact avec la surface du prisme. Vérifiez le type de source lumineuse et laissez la température se stabiliser avant de procéder à l’analyse. Les mesures sur les solides étant plus sujettes aux erreurs que les mesures sur les liquides, effectuer plusieurs mesures pour s’assurer d’obtenir des valeurs à peu près équivalentes.
2. Longueur d’onde du réfractomètre d’Abbe
L’indice de réfraction d’un échantillon est normalement mesuré dans la raie D du spectre du sodium (longueur d’onde médiane de 589,3 nm). Toutefois, certains modèles permettent de modifier la longueur d’onde de la source lumineuse dans le domaine visible ou infrarouge et l’indice de réfraction peut être mesuré à différentes longueurs d’onde. L’avantage est que l’on peut obtenir plus d’informations qu’en analysant uniquement le spectre du sodium.
Il existe plusieurs mécanismes permettant de modifier la longueur d’onde de la source lumineuse, tels que l’utilisation d’un filtre optique pour ne transmettre que des longueurs d’onde spécifiques ou l’utilisation d’éléments d’excitation autres que le sodium (mercure, cadmium, etc.).
En général, la lumière ayant des longueurs d’onde plus courtes est réfractée plus largement et la lumière ayant des longueurs d’onde plus grandes est réfractée moins largement. Par conséquent, lorsque la longueur d’onde de la source lumineuse se trouve sur l’axe horizontal du graphique et que l’indice de réfraction se trouve sur l’axe vertical, une courbe vers la droite est tracée. Comme la forme de cette courbe varie d’une substance à l’autre, elle peut être utilisée pour identifier le type de substance et vérifier la présence d’impuretés.
Elle peut également être utilisée pour mesurer efficacement l’indice de réfraction à plusieurs longueurs d’onde lors du développement et de l’inspection de matériaux pour lesquels l’indice de réfraction est un élément de contrôle important.