Como distinguir partículas por índice de refração

O índice de refração de um material é definido pela velocidade da luz no vácuo, dividido pela velocidade da luz através do material

A identificação de partículas é rotineiramente feita por especialistas em microscopia de luz polarizada. Esta ciência é também conhecida como cristalografia óptica.

Para distinguir uma partícula conhecida de outra partícula conhecida, podemos adotar uma abordagem simples que não requer luz polarizada, apenas um bom microscópio que pode ser comprado no eBay por menos de mil dólares, talvez muito menos. Este e alguns líquidos de referência do índice de refração conhecido permitem determinar o índice da partícula.

O índice de refração de um material é definido pela velocidade da luz no vácuo, c, dividida pela velocidade da luz através do material, v. Isso resulta em um índice de 1,333 para a água. Se você usasse v dividido por c, isso mostraria que a luz viaja através da água a 75% da velocidade no vácuo.

Existem tabelas publicadas para o índice de refração de muitos líquidos. Para encontrar o índice de refração de um sólido, é necessário fazê-lo desaparecer imergindo-o em um líquido de índice conhecido. Para fazer isso com um microscópio, você pode comprar líquidos com índice de refração ou aproximar-se bastante usando os líquidos disponíveis com um índice de refração encontrado na Internet.
Vamos dar o exemplo de uma mistura de cera e PTFE. Uma pesquisa rápida mostra que o índice de refração é 1,35-1,38. O alcance não é porque o material é essa variável, mas porque existe em uma forma de cristal na qual a luz é reduzida de maneira diferente em direções diferentes. Somente materiais no sistema de cristal cúbico têm apenas um índice de refração. Em seguida, uma determinação do índice de uma cera comumente usada, usando os líquidos de índice da Cargile Labs, mostra que ela está na faixa de 1,54. Indo para uma mesa sobre líquidos comuns, vemos que o óleo de cedro tem um índice de 1,515. Parece estar um pouco mais próximo da cera do que do PTFE, mas no meio.

Prepare uma lâmina de microscópio usando uma pequena quantidade de cera e menos ainda de PTFE molhado com uma gota de óleo de cedro. Deslize uma lamínula para dispersar as partículas e dê uma olhada.