¿Qué es un Refractómetro Abbe?
Los refractómetros Abbe son dispositivos que pueden medir el índice de refracción de un material utilizando el método del ángulo crítico.
Su aspecto es similar al de un microscopio y se mide visualmente a través de un ocular. El índice de refracción de una muestra, como un líquido o un sólido, puede determinarse colocando una pequeña cantidad de la muestra sobre un prisma y observando las zonas brillantes y oscuras creadas por la luz emitida por el prisma.
Este instrumento es indispensable para los fabricantes de equipos ópticos, ya que permite evaluar materiales ópticos como la película óptica y el vidrio óptico.
Usos de los Refractómetros Abbe
Los refractómetros Abbe pueden determinar el índice de refracción de una muestra. Puede medir con precisión muestras en diversos estados, como líquidos, sólidos y películas. Mediante la determinación del índice de refracción de una muestra, se puede evaluar el rendimiento óptico de películas, vidrio, lentes, etc., por lo que son utilizados por fabricantes y empresas de análisis.
El principio del refractómetro también se utiliza en los medidores manuales de azúcar. Los glucómetros pueden medir la concentración de sacarosa en una muestra, lo que permite evaluar el dulzor de verduras y frutas.
Principios de los Refractómetros Abbe
Los refractómetros Abbe tienen la apariencia de un microscopio y se utilizan colocando una muestra sobre un prisma. Mirando por el ocular, se puede observar la luz emitida por el prisma y su brillo u oscuridad. El índice de refracción varía con la temperatura, por lo que algunos prismas tienen agua termostática circulando a su alrededor.
Cuando la luz incide desde un material con un índice de refracción grande hacia un material con un índice de refracción pequeño, se refleja totalmente si el ángulo de incidencia supera un determinado ángulo. El ángulo de incidencia mínimo en este punto se denomina ángulo crítico. Cuando se coloca una muestra sobre un prisma con un índice de refracción mayor que el de la muestra y se irradia luz sobre el límite entre el prisma y la muestra, la luz que incide paralela a la superficie del límite se refracta en el ángulo crítico.
Al observar la luz emitida por el prisma, se produce una diferencia de intensidad luminosa entre la región situada por encima del ángulo crítico y la situada por debajo, lo que permite observar la luz y la oscuridad. Observando estos límites, se puede determinar el índice de refracción de la muestra. Concretamente, el índice de refracción puede calcularse a partir del ángulo crítico, el ángulo de la luz emitida por el prisma, el ángulo del vértice del prisma y el índice de refracción del prisma.
Más Información sobre los Refractómetros Abbe
1. Cómo Medir Sólidos
Algunos modelos pueden medir los índices de refracción tanto de sólidos como de líquidos. Sin embargo, al medir sólidos, la irregularidad de la superficie de contacto con la superficie del prisma impide una medición precisa. Por lo tanto, a diferencia de lo que ocurre con los líquidos, es necesario moler la muestra o utilizar un líquido intermedio.
El procedimiento de análisis para muestras sólidas es el siguiente
- Moler la muestra sólida a medir con una lima para aplanar la superficie en contacto con la superficie del prisma del refractómetro de Abbe. Si la muestra sólida es un polvo, tritúrela uniformemente.
- Aplique un líquido intermedio a la superficie pulida de la muestra sólida. El líquido intermedio es un líquido utilizado para rellenar el hueco entre la superficie prismática y la muestra. Se utilizan monobromonaftaleno, aceite de anís o salicilato de metilo. Si la muestra sólida es un polvo, no se necesita líquido intermedio.
- Colocar la muestra sólida de forma que la superficie pulida esté en contacto con la superficie del prisma. Compruebe el tipo de fuente de luz y deje que la temperatura se estabilice antes de realizar el análisis. Dado que las mediciones de sólidos son más propensas a errores que las de líquidos, realice varias mediciones y compruebe que se obtienen valores aproximadamente equivalentes.
2. Longitud de onda del Refractómetro de Abbe
El índice de refracción de una muestra se mide normalmente en la línea D del espectro de sodio (longitud de onda media 589,3 nm). Sin embargo, algunos modelos permiten cambiar la longitud de onda de la fuente de luz en el rango visible o infrarrojo y medir el índice de refracción en diferentes longitudes de onda. La ventaja es que se puede obtener más información que cuando se analiza únicamente el espectro de sodio.
Existen varios mecanismos para cambiar la longitud de onda de la fuente de luz, como el uso de un filtro óptico para transmitir sólo longitudes de onda específicas, o el uso de elementos de excitación distintos del sodio (por ejemplo, mercurio, cadmio).
En general, la luz con longitudes de onda más cortas se refracta más ampliamente y la luz con longitudes de onda más largas se refracta menos ampliamente. Por lo tanto, cuando la longitud de onda de la fuente de luz está en el eje horizontal del gráfico y el índice de refracción está en el eje vertical, se dibuja una curva hacia la derecha. Como la forma de esta curva varía de una sustancia a otra, puede utilizarse para identificar el tipo de sustancia y comprobar la presencia de impurezas.
También puede utilizarse para medir eficazmente el índice de refracción en múltiples longitudes de onda en el desarrollo e inspección de materiales para los que el índice de refracción es un elemento de control importante.