Réfractomètre
Principe :
La détermination de l'indice des liquides est une méthode d'analyse indirecte
très utilisée dans l'industrie. On trouve dans le commerce de nombreux réfractomètres
comportant une graduation spécifique pour un liquide donné. Pratiquement tous
les réfractomètres sont dérivé du réfractomètre d'Abbe dont nous étudions
ici le principe.
Un parallélépipède de verre d'indice N aussi élevé que
possible a sa face supérieure et sa face gauche soigneusement polies. On
forme ainsi un prisme d'angle au sommet A.
Si A = 90 °, on a un réfractomètre
de Pulfrich ; si par contre l'angle vaut 60 ° c'est un réfractomètre d'Abbe.
Sur
la face supérieure du prisme, on dépose une goutte du liquide à étudier. On
suppose que l'indice n du liquide est inférieur à l'indice N du prisme. Avec
une source étendue monochromatique, on éclaire la goutte. Il est essentiel que
des rayons tangents à la face supérieure du prisme arrivent sur la goutte. Pour
ce rayon (en rouge dans l'applet), l'incidence sur le prisme est 90°.
L'angle
maximum de réfraction dans le prisme est donc i avec N.sin( i ) =
n.
Ce rayon limite arrive sur la face droite du prisme avec une incidence
r = 90° - i.
Il émerge avec l'incidence j telle que sin( j ) = N. sin( r
).
Si avec un viseur dont l'axe optique fait l'angle k avec l'horizontale
on examine la goutte, pour les valeurs de k inférieures à j, on observe un champ
noir car aucun rayon ne parvient au viseur.
Pour les valeurs supérieures,
on a un champ éclairé. Pour k = j, une moitié du champ est noire et l'autre
éclairée.
Remarques :
- Pour pratiquement tous les matériaux l'indice
varie avec la température. Dans les appareils commerciaux, la température du
prisme est régulée.
- Avec bon appareil commercial et un liquide bien transparent
la précision des mesures est de l'ordre de 10-4.
- Les appareils
modernes utilisent une diode laser comme source et affichent directement la
valeur de n.
L'applet :
Cliquer sur le bouton [Nouveau] pour changer la valeur de l'indice n
de la goutte de liquide.
Cliquer sur le bouton [Solution ] pour obtenir
la réponse.
Avec la souris glisser le curseur vert pour changer la
direction de la lunette de visée. (Pointés à 0,5° près)
Cette direction est
matérialisée par le rayon vert.
A partir de cette valeur déterminer la valeur
de l'indice n.
Avec ce prisme d'indice N, quelle est la valeur minimale de
n que l'on peut déterminer ? (Il ne doit pas y avoir de réfraction totale sur
la face de sortie du prisme )
Réponse : n = 1,2745.
Avec ce
prisme d'indice N, quelle est la valeur maximale de n que l'on peut déterminer
?
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