De la lumière, des angles et de l'ingéniosité : le réfractomètre

Le premier réfractomètre de l’histoire apparait en 1869, aux mains d’Ernst Karl Abbe, physicien allemand, qui le présente pour la première fois dans un livre qu’il rédige en 1874. Pendant cette période, Abbe travaille à Iéna, dans la société de Carl Zeiss. Ce n’est qu’en 1881, que l’instrument apparait dans le catalogue de ce dernier.

Initialement utilisé dans le cadre de mesures en entreprises puis dans à des fins commerciales (distinguer entre la margarine et le beurre), le réfractomètre permet de mesurer l’indice de réfraction de liquides.                                                                
Ce réfractomètre est composé de deux prismes, dont l’un est mobile, d’une vis qui permet d’ajuster la position de ces derniers, et d’un miroir inclinable.
 
Ce premier réfractomètre, ainsi que tous les réfractomètres qui suivront, reposent sur le phénomène de réfraction de la lumière. Ce dernier décrit et explique la déviation que subit la lumière quand elle passe d’un milieu à un autre.
La première mention de lois de réfraction, sur lesquelles s’appuie le réfractomètre, remonte à la civilisation arabo-musulmane au niveau du 10eme siècle. Reprise dans le cadre des travaux de Snell et Descartes, elles permettent de modéliser le phénomène au moyen de deux grandeurs : « l’indice de réfraction du fluide et angle d’incidence et de réfraction de la lumière. L’indice de réfraction noté n dépend de la nature du fluide et de sa concentration et est donné par la relation n=c/v, ou « c » est la célérité de la lumière dans le vide et « v » la vitesse de la lumière dans le fluide.
La relation qui lie indice de réfraction et angle d’incidence est :
                                                                                                                      n1 * sin(i) = n2 * sin(r)
où n1 et r sont l’indice et angle incidents, et n2 et i sont l’indice et angle réfractés.
Ainsi, grâce à ces lois, nous sommes capables de déterminer la nature ou la concentration d’un fluide (principalement pour ce qui est des liquides et des solutions) à partir de la réfraction que subit la lumière quand elle traverse ce dernier.
Le concept de réfractomètre repose donc sur la mesure de l’indice de réfraction d’un liquide, en ayant control de l’angle d’incidence de la lumière dans ce liquide.

URL source: https://oscahr.unistra.fr/billets/de-la-lumi%C3%A8re-des-angles-et-de-ling%C3%A9niosit%C3%A9-le-r%C3%A9fractom%C3%A8tre