Refracção e reflexão da luz
A refracção corresponde à mudança da direcção de propagação de uma onda devido à mudança do meio de transmissão. O fenómeno é explicado pelas leis da conservação da energia e da conservação do momento. Devido à mudança do meio de propagação, a velocidade da onda é alterada mas a frequência mantém-se, o que faz com que a direcção seja igualmente modificada.
A refractometria é um método faz uso do fenómeno da refracção para medir uma das propriedade físicas fundamentais das substâncias – o índice de refracção, n.
Na óptica, o índice de refracção de um meio óptico corresponde ao valor adimensional que descreve como uma determinada radiação propaga ao longo desse meio, determinando quanto “dobra” a luz, ou quanto refracte, quando o atravessa.
A medição é feita através dos refractómetros e esta característica pode ser usada para a determinação do grau de pureza de uma dada substância. Embora os refractómetros sejam maioritariamente usados para medir índices de refracção de líquidos, estes também podem ser usados para fazer medições em sólidos, como vidro ou pedras preciosas.
O índice de refracção de uma substância é fortemente influenciado pela temperatura e pelo comprimento de onda da luz usada para a medição. Assim sendo, é extremamente necessário ter-se o cuidado de controlar ou compensar diferenças de temperatura ou de comprimento de onda. Os índices de refracção são, por norma, reportados a uma temperatura de referência de 20ºC (considerada temperatura ambiente). O comprimento de onda de referência mais usado é o de 589,3 nm (correspondente à linha D do sódio).
O índice de refracção é tipicamente publicado como nD20 (ou nD20), onde o “n” denota índice de refracção, o “D” denota o comprimento e “20” denota a temperatura. Assim, o índice de refracção da água, a 20ºC e medida com um comprimento de onda equivalente à linha D do sódio, corresponde a 1,3330 nD20.
Refractómetro manual
A refractometria é uma técnica que é frequentemente utilizada por agricultores para monitorizar a maturação de uvas e de quivis, através da medição dos níveis de sacarose nos frutos em graus Brix.
Existem vários tipos de refractómetros, distribuindo-se em quatro tipos de instrumento: refractómetros manuais, refractómetros digitais, refractómetros de Abbe e refractómetros de medição contínua.
O refractómetro manual é um dos instrumentos de medição mais usados na determinação do índice de refracção de líquidos. Funciona segundo o princípio do ângulo crítico, em que lentes e prismas projectam uma linha de sombra sobre um pequeno retículo de vidro, dentro do instrumento, que é vista por recurso a uma ocular com ampliação. A amostra é colocada entre o prisma e uma tampa de plástico. A luz, ao atravessar a amostra, ou é desviada para o retículo ou totalmente reflectida. Como resultado, obtém-se uma linha de sombra entre a zona iluminada e a zona escura, a qual corresponde ao valor do índice de refracção. Alguns refractómetros possuem um sistema automático de compensação da temperatura, em que umas tiras metálicas movem o prisma ou a lente em função de variações térmicas.
Versões mais modernas de refractómetros permitem a leitura digital do índice de refracção. O princípio é o mesmo, mas desta vez a leitura é feita através de uma série de fotodíodos e o valor da medição é apresentado num monitor.
Em qualquer refractómetro, para se efectuar uma medição é necessário passar-se primeiro um pano humedecido com água ou com álcool na região onde se coloca a amostra e limpar com um pano seco. A calibração deve ser feita com água desionizada. Deve-se registar a temperatura e proceder-se ao ajuste do valor recorrendo-se a tabelas, caso o refractómetro não possua um sistema de compensação automático. Após a medição, deve-se limpar o refractómetro procedendo-se como está descrito anteriormente.
Fontes: Wikipédia – refractometria | Wikipédia – refracção | Wikipédia – índice de refracção | Wikipédia – refractómetro manual | Wikipédia – refractómetro digital