Cuando agrega azúcar o sal, antes de que se disuelva, verá que se nubla no porque su índice de refracción cambie inicialmente (aunque sí cambia), sino porque tiene partículas allí que dispersan la luz que ingresa.
Cuando todas las partículas se disuelven, el índice de refracción es diferente gracias a la presencia de moléculas que son más polarizables que las moléculas de agua. Nuevamente, la nubosidad no es el cambio del índice de refracción, pero después de que es completamente homogénea y disuelta, entonces el cambio del índice de refracción.
En realidad, se puede cuantificar con bastante facilidad. Las moléculas de azúcar tienen una polarización y los iones de sal tienen una polarización. Comience con un vector de micropolarización
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p = α * E,
donde α es la polarización de la molécula, p es el vector de micropolarización y E es el campo eléctrico aplicado.
Para concentraciones como sal o azúcar, el vector de macropolarización es simplemente
P = Np = Nα * E, = ᵡE
donde N es la densidad de las moléculas de azúcar o iones de sal y ᵡ es la susceptibilidad eléctrica. Si tiene diferentes tipos de azúcar o iones múltiples, cada uno tiene su propia densidad y polarización y simplemente puede agregarlos. Entonces, la susceptibilidad eléctrica total es la susceptibilidad del agua más la susceptibilidad de los iones flotantes.
La permitividad eléctrica ε es simplemente ε = 1 + ᵡ.
Y el índice de refracción es solo √ (εμ) / c
Entonces, naturalmente, agregar azúcar o sal aumentará el índice de refracción.
Sin embargo, el azúcar tiene una propiedad más interesante. Se llama dispersión rotatoria óptica. Debido a que el azúcar es quiral, tendrá un índice de refracción diferente para la luz polarizada derecha que la luz polarizada izquierda, lo que hará que la luz polarizada gire en polarización a medida que viaja a través de la solución de azúcar.
Es un experimento genial intentarlo en casa. Obtenga dos películas polarizantes, una bombilla y un recipiente con jarabe de maíz alto en fructosa. Encuentre una manera de organizar las dos películas polarizadas que no conducen a la luz, luego deslice el recipiente de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa entre ellas. Enciende la luz y mira por el otro lado. Colores fríos Gire la película polarizante y los colores cambian. Eso es gracias a la dispersión óptica rotatoria. Resulta ser una forma fantástica de medir la cantidad de azúcar que hay en una solución, y se usa en fábricas.
