Determinación del índice de refracción de sustancias líquidas. - Molinaro, Sergio Gabriel (2005)
El índice de refracción n es una propiedad óptica básica de los materiales. Su determinación con una alta precisión es vital para el análisis de muchos fenómenos físicos y químicos por lo que los métodos para su determinación son muy solicitados en la industria. Existen diferentes métodos ópticos para conocer el índice de refracción de un líquido, los más característicos son: a) método de ángulo límite; b) método de medición de desviación; c) método interferométrico. En general en todos estos métodos es necesario medir de forma precisa el índice de refracción de las cubetas contenedoras del líquido. En las técnicas propuestas en la presente tesis, no es necesario conocer el índice de refracción de la cubeta, siendo esta una de sus ventajas. La necesidad que surgió en el laboratorio de Óptica y Láser del ENDE-CAC de evaluar in situ el índice de refracción de sustancias líquidas motivó el estudio de los diferentes métodos que existen para esos fines. El método propuesto y desarrollado en esta tesis es una modificación del método de Remoto donde un haz láser incide en forma oblicua sobre una celda de sección rectangular que contiene el líquido a medir. La celda es de fácil construcción ya que no es ni prismática ni en forma de cuña, sino que es un paralelepípedo rectangular. Cuando un haz de luz atraviesa el conjunto celda-líquido sufre un desplazamiento respecto al haz transmitido por la cubeta vacía. Este desplazamiento está relacionado con el índice de refracción del líquido. Entonces, midiendo el corrimiento del haz se puede determinar el índice de refracción n del líquido. En el trabajo de Nemoto la medición del desplazamiento del haz se realiza con un fotodetector y un borde recto filoso, el cual se desplaza por medio de una platina de precisión frente al fotodetector. Luego, analiza la intensidad registrada por el fotodetector para los dos estados considerados, celda llena y celda vacía, establece la posición del haz y en cada caso determina el corrimiento del mismo, que está relacionado con el índice n. Una experiencia previa utilizando como fuente de luz un diodo láser, mostró que este método podía ser adecuado a las necesidades de este laboratorio. En nuestro caso, el desplazamiento del haz se determina utilizando imágenes registradas con una cámara CCD. Para medir dicho desplazamiento se desarrollaron dos nuevas técnicas. En una de ellas se mide el desplazamiento del centroide de la mancha luminosa, y en la otra el desplazamiento de una figura de speckle. Una descripción detallada de algunos métodos de medición del índice de refracción se encuentra en el Capítulo1. En el Capítulo 2 se da una descripción del marco teórico en el cual se desenvuelve este estudio. En el Capítulo 3 se detallan las dos técnicas experimentales de medición del índice de refracción desarrolladas y se presentan las mediciones realizadas con ellas de varias sustancias líquidas, algunas cuyo índice se encuentran en la bibliografía como el agua y alcohol y otras desconocidas. En el Capítulo 4 se describe todo lo que concierne a la calibración del sistema de medición, para luego presentar en el Capítulo 5 las distintas aplicaciones de la medición del índice de refracción.