Indice di rifrazione: definizione, calcolo, formula e altro ancora

Indice di rifrazione: tutto ciò che occorre sapere

Teoria dell'indice di rifrattometria, misurazione, usi, domande frequenti e altro ancora

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Glossario

  • Lunghezza d'onda: lunghezza di una singola onda misurata tra due creste successive.
  • Vuoto: spazio chiuso da cui sono state parzialmente rimosse materia e aria.
  • Frequenza: numero di onde prodotte ogni secondo. L'unità di misura della frequenza è l'hertz (Hz).
  • Indice di rifrazione: rapporto tra la velocità a cui un raggio di luce passa attraverso uno specifico mezzo e la velocità a cui attraversa un secondo mezzo. La relazione è descritta dalla formula n = c/v, dove c è la velocità della luce nel vuoto e v è la velocità di fase della luce nel mezzo contenuto nel campione.
  • Angolo di incidenza: angolo tra la retta normale all'interfaccia e il raggio incidente.
  • Angolo di riflessione: angolo tra il raggio o l'onda riflessi e una retta immaginaria perpendicolare alla superficie riflettente.
  • Luce incidente: raggio di luce diretto verso una superficie o interfaccia.
  • Luce riflessa: raggio di luce che lascia una superficie o interfaccia.
  • Rifrazione: processo mediante il quale un'onda cambia velocità e talvolta direzione all'ingresso in un mezzo più o meno denso; ad esempio, un raggio di luce che cambia direzione quando è rifratto da una lente.

Sostanze tipiche e sostanze/materiali di riferimento, e indici di rifrazione approssimativi

Sostanza

Indice di rifrazione

Vuoto

1,0000

Aria

1,0002

Liquidi a 20 °C, lunghezza d'onda pari a 589,3 nm

1-propanolo

1,3848

2,4-diclorotoluene

1,5463

Acetone

1,3588

Estratto di aloe

1,334

Birra

1,346

Bromonaftalene

1,6578

Burro

1,450

Olio di cocco

1,440

Caffè

1,345

Latte vaccino

1,359

Dodecano

1,4218

Etanolo

1,3338

Glicerolo

1,477

Miele

1,520

Ketchup

1,385

Gomma naturale

1,540

Olio di arachidi

1,469

Yogurt naturale

1,345

Glicole propilenico

1,432

Cloruro di sodio

1,334

Idrossido di sodio

1,333

Latte di soia

1,350

Acido solforico

1,335

Olio di semi di girasole

1,474

Olio vergine d'oliva

1,469

Acqua (deionizzata)

1,333

Solidi a temperatura ambiente

Diamante

2,417

Vetro

1,517

 

Applicazioni

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Domande frequenti

Che cosa significa un indice di rifrazione elevato?

Un indice di rifrazione elevato significa che il raggio di luce che attraversa il mezzo viaggia a una velocità ridotta e presenta un'elevata deviazione (immagine sottostante). In pratica, più una sostanza binaria è concentrata, più elevato sarà l'indice di rifrazione.
 

In che modo si può evitare l'interferenza delle particelle solide durante la misura dell'indice di rifrazione?

Nei campioni pastosi, ad esempio la passata di pomodoro, possono formarsi bolle d'aria tra il prisma e il campione. Per garantire un miglior contatto del campione con il prisma:

  • Agitare bene prima di prelevare il campione. Accertarsi che non si formino bolle d'aria durante l'agitazione.
  • Laddove non è possibile omogenizzare completamente il campione, è preferibile ripetere diverse volte la misura e calcolare il valore medio dei risultati.
  • Versare il campione sul prisma e attendere qualche secondo per dare modo ai solidi dispersi di sedimentare. Utilizzare esattamente lo stesso tempo di attesa per tutte le misure.
     

In che modo l'indice di rifrazione è influenzato dalle impurità?

Nella rifrattometria le impurità possono incidere sulla misura in due modi:

  1. Per le impurità liquide con un indice di rifrazione superiore a quello del campione liquido, la velocità della luce nel mezzo diminuisce e, quindi, il valore dell'indice di rifrazione aumenta.
  2. Per le impurità liquide con un indice di rifrazione inferiore a quello del campione liquido, la velocità della luce nel mezzo aumenta e, quindi, il valore dell'indice di rifrazione diminuisce.
     

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In che modo l'indice di rifrazione è influenzato dalla presenza di particelle solide?

Se il campione liquido contiene solidi in sospensione, si raccomanda di versare il campione nel rifrattometro e attendere per un periodo di tempo definito (ad esempio 10 secondi) prima di avviare la misurazione.
 

È possibile misurare l'indice di rifrazione dei campioni solidi?

Sì. I campioni neri, scuri o colorati possono essere misurati in pochi secondi usando un rifrattometro digitale METTLER TOLEDO. Per la misura dell'indice di rifrazione di pellicole, granulati o gomma, consigliamo l'uso di uno stampo per lamine.
 

Per quale motivo la misura dell'indice di rifrazione consente di identificare un campione?

L'indice di rifrazione può essere usato per identificare facilmente un campione puro perché ciascun elemento è caratterizzato da un indice specifico. Dopo la misura, l'indice di rifrazione ottenuto può essere esaminato per verificare a cosa corrisponde il campione. Inoltre, quando si usa un rifrattometro automatico l'indice di rifrazione può essere convertito automaticamente in altre scale (ad esempio Brix, % w/w, % v/v e altro ancora).