REFRACCIÓ DE LA LLUM

Què és la refracció?

La refracció és el procés pel qual, quan una ona incideix sobre la superfície de separació entre dos medis, una part de la seva energia es transmet al segon medi canviant-ne la direcció de propagació. La relació entre la direcció del raig incident i la del raig refractat es pot obtenir mitjançant la llei de Snell: si i són els índexs de refracció dels dos medis i si i són els angles que formen el raig incident i el refractat respecte a una línia perpendicular a la superfície, es compleix que: n_1 sin⁡〖θ_1 〗=n_(2 ) sin⁡〖θ_2 〗

A partir de l'equació anterior, l'angle de desviació ( ) es pot obtenir com:

Hi ha dos casos possibles:

: (per exemple llum que passa d'aire a aigua) l'angle de desviació sempre serà més petit que l'angle d'incidència.

(per exemple llum que passa de vidre a aigua) l'angle de desviació és sempre superior al d'incidència.

Quan l'angle de refracció arriba a 90° es produeix el fenomen límit, quan aquest angle es superat es produeix el fenomen de reflexió total. L’angle d’incidència s'anomena angle crític quan l’angle refractat és igual a 90° i es pot trobar fàcilment el seu valor.

Per a una interfície vidre-aigua, per exemple, l'angle crític és de 48,7°, de manera que qualsevol raig que passi d'aigua a aire i el seu angle d'incidència superi aquest valor, serà reflectit totalment.

Refracció de la llum

La llum també pateix unes circumstàncies similars. En incidir un raig de llum sobre un medi diferent a l'aire, aquest raig es corba en l'interior de la substància degut al canvi de velocitat de la llum.

Un cas corrent succeeix al introduir una palleta de plàstic o un llapis en l'interior d'un got ple d'aigua: l'índex de refracció de l'aire és 1 (i la velocitat de la llum és de 300.000km/s), no obstant, l'índex de refracció de l'aigua és superior a 1 (i la velocitat de la llum és inferior al seu interior).

Refractòmetre

Els refractòmetres són els instruments que empren aquest principi de refracció ja sigui el de refracció, (utilitzant diversos prismes), o el de angle crític, (utilitzant solament un prisma), i la seva escala primària de mesurament és l'índex de refracció, a partir de la qual es construeixen les diferents escales específiques, Brix (sucre), Densitat Específica, % sal, etc. Els refractòmetres s'utilitzen per mesurar en líquids, sòlids i gasos, com a vidres o gemmes.

Utilitats de la refracció

L'índex de refracció s'utilitza molt sovint en la fabricació de vins o sucs de fruites. Els vinicultors utilitzen un instrument de mesura de l'índex de refracció per mesurar concentracions de sucre en el suc de raïm abans de convertir-se en vi, doncs el sucre que contingui el suc determinarà en el futur quants graus d'alcohol contindrà.

També s’utilitza per saber la concentració de cada líquid en una dissolució totalment miscible. Com per exemple amb una mescla d’aigua i alcohol, podem saber les concentracions de cadascú comparant amb l’índex de refracció de cadascun per separat.

Substrats analitzables

Els mètodes d'anàlisis moderns són molt més eficaços que la refractometria. Aquesta només és pertinent en absència de disponibilitat d'aquests mètodes moderns, per exemple sobre el terreny, per comprendre certes etapes de la història de les ciències, o també a títol pedagògic.

Identificació d'elements químics

L'índex de refracció és una característica físico-química tabulada per a nombrosos elements químics. Aquesta tècnica s'utilitza per identificar un producte pur.

...