Conceptos Fundamentales de la Luz: Fenómenos Ópticos y Técnicas de Medición

Naturaleza de la Luz

La luz, un fenómeno fascinante, se manifiesta a través de dos perspectivas fundamentales:

• Naturaleza Corpuscular

  Un foco de luz emite fotones, que son corpúsculos cargados de una cierta energía.

• Naturaleza Ondulatoria

  La luz es el fenómeno de propagación de un campo electromagnético de naturaleza ondulatoria. Cuando la luz se propaga, podemos considerar un campo eléctrico que vibra perpendicularmente a un campo magnético.

Reflexión de la Luz

Cuando un rayo de luz incide sobre la superficie de separación de dos medios distintos, retorna nuevamente al medio del cual procedía.

Refracción de la Luz

Es el cambio de velocidad que experimenta un rayo de luz al pasar de un medio a otro de densidad diferente. Este cambio se manifiesta por una variación en la dirección de propagación.

Índice de Refracción

Es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en un cierto material (sólido, líquido o gas).

Refractómetro de Abbe

Es el aparato destinado a medir el índice de refracción de las sustancias líquidas.

Refractometría

Es la técnica de ensayo para la determinación del índice de refracción. Permite identificar o comprobar la identidad de una sustancia siempre que sea pura, y determinar la concentración de una disolución problema conociendo el gráfico que relaciona la concentración de las disoluciones con el índice de refracción.

Aplicaciones de los Refractómetros

Los refractómetros se suelen utilizar para control de calidad en la industria petrolera, aceites y grasas, pinturas e industrias farmacéuticas. Las lecturas se expresan en grados Brix, donde un grado Brix equivale a 1 g de sacarosa por cada 100 mL de agua.

Funcionamiento del Refractómetro de Abbe

Se basa en la determinación del ángulo límite o crítico. La técnica consiste en calibrar el aparato, normalmente con agua destilada a 20ºC, haciendo coincidir la sombra formada por la superficie del prisma no iluminado con una marca grabada en el centro del telescopio. Se realiza la misma operación con la muestra problema para hacer la lectura correcta del índice de refracción en el ocular del telescopio. Dado que el índice de refracción varía con la temperatura, es importante realizar la medición con el aparato termostatado a 20ºC o, al menos, conocer la temperatura a la que se ha realizado la determinación.

Luz Natural

Es un movimiento vibratorio en todas las direcciones perpendiculares al rayo de luz.

Luz Polarizada

Es un movimiento en un solo plano de vibración perpendicular.

Poder Rotatorio

Las sustancias ópticamente activas son aquellas que provocan un giro en el plano de la luz polarizada. Son aquellas cuyas moléculas no presentan ningún eje de simetría. Las sustancias que giran hacia la derecha se llaman dextrogiras y las que giran hacia la izquierda, levógiras.

Polarímetro

Es el aparato empleado para la medición del poder rotatorio de las disoluciones.

Polarimetría

Es la medida del cambio de dirección de vibración de la luz polarizada cuando interactúa con materiales ópticamente activos. Nos permite conocer la concentración de las disoluciones por determinación de su poder rotatorio, ya que este es proporcional a la concentración de las disoluciones y, a su vez, el poder rotatorio específico de las disoluciones diluidas es constante para una determinada temperatura y longitud de onda.

Procedimiento de Medición con Polarímetro

1. Se ajusta el aparato con agua destilada hasta que desaparezca la penumbra y se anota la lectura del limbo, que suele ir provisto de nonius.
2. Acto seguido, se enjuaga el tubo con la muestra a ensayar y se llena. Aparece la zona de penumbra.
3. Finalmente, se gira el analizador hasta que desaparezca la penumbra y entonces se anota la lectura del limbo.