O documento discute refração da luz, explicando que é uma mudança na direção de um raio de luz ao passar de um meio para outro de diferente índice de refração. Também aborda o uso de refratômetros para medir o índice de refração e a concentração de soluções, assim como a escala Brix para medir sólidos solúveis em frutas e geleias.

1. Por Camilla Alves

2.  É um fenômeno óptico
que ocorre com a luz
quando ela muda de meio
de propagação como, por
exemplo, ar e água. É
importante ficar bem
claro que esse
acontecimento só ocorre
quando o feixe de luz se
propaga com velocidade
diferente nos dois meios.

3.  É uma relação entre a velocidade da luz no vácuo (c) e
a velocidade da luz em um determinado meio.
Em que: c é a velocidade da luz no vácuo (c = 3 x 10^8
m/s); v é a velocidade da luz no meio;

4.  De modo geral, a velocidade da luz nos meios
materiais é menor que c; e assim, em geral, teremos n >
1. Por extensão, definimos o índice de refracção do
vácuo, que obviamente é igual a 1. Portanto, sendo n o
índice de refracção de um meio qualquer, temos:

5.  Criada por Adolf Brix, Brix (°Bx) é uma escala
numérica utilizada para determinar a quantidade de
sólidos solúveis em uma solução de sacarose, ou seja, a
quantidade de sólidos solúveis é a soma de todos os
sólidos (açúcar, sal, proteínas, ácidos, etc.) dissolvidos
em água.
Por exemplo, em uma solução com 25g de sacarose e
75g de água, 100g representam o total da solução que
possui 25°Bx.

6.  Como já dito, refração é a mudança de
direção do raio de luz ao penetrar em
um meio líquido. Essa alteração na
direção do feixe de luz é medida em
graus para a determinação do ângulo
de refração. Nesse sentido, a função
do refratômetro é medir e transformar
os ângulos de refração em índices de
refração (nD), usados para determinar
a concentração de uma solução, já que
o índice de refração varia de acordo
com a concentração.

7.  Medida por transmissão
Na medida por transmissão, a luz passa através da amostra
sobre a face medidora do prisma de medição. Parte da luz que
incide rasante chega a refletir-se abaixo do ângulo limite da
reflexão total e se observa na ocular como uma linha limite
entre o campo claro e escuro. A incidência rasante no prisma
de medição se consegue de duas maneiras diferentes, no
primeiro se usa o prisma de iluminação cuja base inferior
deixa incidir a luz em todas as direções, inclusive de forma
rasante sobre a face medidora (útil na medição de líquidos), e
o segundo caso se deixa incidir luz sem o prisma de
iluminação sobre a face medidora ( útil na medição de
sólidos).

8.  Medida por reflexão
Na medida por reflexão, a luz entra diretamente sobre o
prisma de medição. Na superfície de contato entre
prisma de medição e amostra, há reflexão de luz e esta se
mostra na ocular como um campo claro. O contraste
entre campo claro e escuro não é tão grande como no
caso da medida por transmissão, além da inversão de
posição entre claro e escuro.

9. Girar a trava do prisma para a esquerda até que seja
possível abrir o conjunto do corpo dos prismas. Limpar e
secar esmeradamente as superfícies dos dois prismas e
também das molduras metálicas usando um lenço de papel
com um pouco de água destilada ou éter.
Com um conta gotas depositar 2 ou 3 gotas do liquido a
ser medido na superfície do prisma de medição. Com o
máximo de cuidado fechar o bloco movendo para isso o
prisma de iluminação até poder trava-lo novamente. Evite
deixar bolhas no líquido uma vez que elas reduzem o
contraste da linha limite.
Aguardar uns minutos até o liquido entrar em equilíbrio
térmico com o conjunto dos prismas. Colocar o aparelho na
posição de uso. Posicionar a fonte de luz (Na), para que
através do espelho seja possível iluminar a abertura inferior
do prisma de iluminação.

10. Procurar lentamente na ocular a linha de separação,
variando o ângulo de incidência através do botão de
acionamento. Se houver franjas coloridas fazê-las
desaparecer através do botão superior posicionado no lado
direito do refratômetro. Com a linha de separação nítida, é
possível posicionar-se a linha de separação exatamente no
ponto de intersecção do retículo.
O procedimento para abertura é abrir o bloco de prismas
através da trava, e efetuar a limpeza das superfícies dos
prismas. O bloco dos prismas é construído de metal
cromado, o que permite seu uso em materiais ácidos desde
que o tempo de contato da substância com o equipamento
seja o menor possível.
Para medida de líquidos coloridos se for usado o mesmo
procedimento, seguramente o resultado será incorreto,
então se usa a luz refletida. Para tal retira-se a tampa
redonda inferior no corpo do prisma de medição, para que
a luz entre somente por ele, usar sempre o espelho para
iluminar a amostra.

11. Corpos sólidos bem transparentes podem ser medidos em muitos
casos com luz incidente rasante. Para tal é necessário que o corpo a
ser medido possua 02 faces polidas com ângulo entre elas 90o, com
uma aresta viva. Uma das faces polidas fica apoiada no prisma de
medição e a outra será usada para a entrada de luz.
A camada de ar entre a peça e o prisma de medição, deve ser
eliminada empregando um liquido para contato com índice de
refração superior ao da amostra (Na maioria dos casos usa-se o
alfabromonaftalina com nD = 1.65).
É importante observar que nos corpos sólidos (exceção dos
plásticos) o índice de refração não varia tanto como nos líquidos.
Normalmente a medida de sólidos se faz com luz rasante, porém se
a amostra for pouco translúcida, colorida ou ainda não for possível
deixar uma quina viva entre as duas superfícies, então a única
possibilidade é medir através da luz refletida. Neste método só uma
superfície polida do tamanho do prisma de medição é necessária.

12. O índice de refração é uma propriedade física importante de substâncias
sólidas, líquidas e gases. A medida de índice de refração pode ser usada
para determinar a concentração de uma solução, pois o índice de refração
varia com a concentração.
Em geral, quando a densidade de um meio aumenta, o seu índice de
refração também aumenta. Como variações de temperatura e pressão
alteram a densidade, conclui-se que essas alterações também alteram o
índice de refração. No caso dos sólidos, essa alteração é pequena, mas para
os líquidos, as variações de temperatura são importantes, e no caso dos
gases tanto as variações de temperatura como as de pressão devem ser
consideradas.
Quando se mede o índice de refração de uma solução de açúcar, a
leitura em grau Brix deve combinar com a concentração real de açúcar na
solução. As escalas em percentagem de Brix apresentam as concentrações
percentuais dos sólidos solúveis contidos em uma amostra (solução
aquosa). Os sólidos solúveis contidos são o total de todos os sólidos
dissolvidos na água, começando com açúcar, sais, proteínas, ácidos, etc.

13.  Frutas
O sabor da fruta é a combinação de várias substâncias, como
açúcares, ácidos e substâncias voláteis (responsáveis pelo aroma). O
fruto só acumula essas substâncias enquanto está preso à planta-
mãe.
A relação entre os açúcares e a acidez, conhecida como “ratio”, é
utilizada como referência de sabor para muitas frutas. Os açúcares
traduzem bem a percepção do sabor da fruta pelo consumidor e são
fáceis de medir. Por isso, são usados como referência de ponto de
colheita e consumo para a maioria das frutas. Na prática, mede-se o
conteúdo de sólidos solúveis, que são os compostos dissolvidos no
suco da fruta. Como a maior parte dos sólidos solúveis são açúcares,
sua medida é referência para o teor de açúcar.
A unidade de medida do conteúdo de sólidos solúveis é o grau Brix
(º Brix).
1º Brix equivale aproximadamente a 01 grama de sólidos dissolvidos
em 100 gramas do produto. Por exemplo: Uma uva com 15º Brix
possui 15 gramas de sólidos solúveis dissolvidos em 100 gramas do
seu suco, ou seja, 15% de concentração de sólidos. Sabendo o teor de
sólidos solúveis nas frutas, é possível determinar o tempo exato da
colheita, evitando que a colheita seja realizada antes ou depois da
maturação do fruto.

14.  Frutas
Amostras que não são soluções, mas misturas podem
precisar de preparações especiais, tais como remoção de
sólidos suspensos. Fibras, polpa e outros tipos de inclusões
devem ser separados por filtração. Este processo
preparatório irá, na maioria dos casos, aumentar a definição
da linha claro-escuro, sem afetar o grau de concentração ou
índice de refração da amostra.
O refratômetro indica todo o extrato solúvel em água
(açúcar e outras substâncias dissolvidas) como substância
seca. A escala de substância seca vale para medidas a 20 oC.
Para outras temperaturas entre 10oC e 30oC, deve-se corrigir
o número de porcentagem lido segundo a tabela de correção
(Tabela 2).
O teor de sólidos solúveis nas frutas é de grande
importância também para o processamento industrial, visto
que elevados teores desses constituintes na matéria-prima
implicam menor adição de açúcares, menor tempo de
evaporação da água, menor gasto de energia e maior
rendimento do produto, resultando em maior economia no
processamento.

15.  Geléias
A produção de geleias é uma alternativa, para
utilização de frutas, que não atingem padrões
mínimos de classificação, tamanho e peso. A geleia é o
produto obtido pela concentração da polpa ou suco de
frutas com quantidades adequadas de açúcar, pectina
e ácido, e teor de sólidos solúveis (º Brix) suficiente
para que ocorra a geleificação durante o resfriamento.
A geleificação, de forma simples, pode ser explicada
como sendo a precipitação da pectina pela adição de
açúcar, alterando o equilíbrio existente entre esta e a
água.
No substrato ácido da fruta, a pectina é um coloide
que contém cargas negativas. A adição de açúcar a esse
substrato influencia o equilíbrio entre a pectina e
água, desestabilizando a pectina, formando uma
malha semelhante a uma rede capaz de reter líquidos e
aglutinar o açúcar sob forma de um gel.

16.  Geléias
A continuidade da malha formada pela pectina e a
densidade das fibras dependem diretamente da
concentração da pectina. Quanto maior sua
concentração, mais densas serão as fibras e, portanto,
um gel mais forte.
A rigidez da malha é também influenciada pela
concentração de açúcar e pela acidez do meio. Quanto
maior a concentração de açúcar, menor a atividade de
água, logo a estrutura será mais rígida.
A adição de açúcar também promove melhoria da
aparência, do sabor do produto. A determinação da
quantidade a ser adicionada para a fabricação da geléia
é muito importante, pois assegura o teor de sólidos
solúveis necessários para a formação do gel. Sendo a
verificação do teor de sólidos durante o processo
essencial, para obter um produto de qualidade com
um custo baixo de matéria-prima.

17.  Tabela 1

18. [1] Algo sobre vestibular. Ondas. Disponível em
<https://www.algosobre.com.br/fisica/ondas.html> Acesso: 19 de
Junho de 2015
[2] UNIVAP. PILLING, S. Luz como uma onda, refração,
polarização, difracão e interferência.
Formação de imagens e instrumentos óticos. Disponível em
<http://www1.univap.br/spilling/BIOF/BIOF_05_Luz%20como%20
uma%20onda.pdf> Acesso: 19 de Junho de 2015
[3] DANTAS, T. Mundo da educação. Reflexão, Refração e Difração
das ondas. Disponível em
<http://www.mundoeducacao.com/fisica/reflexao-refracao-
difracao-das-ondas.htm> Acesso: 19 de Junho de 2015
[4] SANTORO, P. A.; UEM; Medidas de Índice de Refração em uma
Fase Nemática Calamítica. Disponível em:
<http://www.pfi.uem.br/site/disserta/disserta_pdf/perseu_angelo
_santoro_2002.pdf> Acesso: 19 de junho de 2015

19. [5] Só física. Reflexão da Luz – Fundamentos. Disponível em:
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Otica/Reflexaodaluz/refl
exao.php> Acesso em: 20 de Junho de 2015
[6] Brasil Escola. As Leis da Refração. Disponível em:
<http://www.brasilescola.com/fisica/as-leis-refracao-luz.htm>
Acesso em: 20 de Junho de 2015
[7] Mecatrônica Atual. A Utilização de Refratômetros. Disponível
em: <http://www.mecatronicaatual.com.br/educacao/1391-a-
utilizao-de-refratmetros?start=1> Acesso em: 20 de Julho de 2015
[8] http://www.colegioweb.com.br/refracao-da-luz/luz-
monocromatica.html(ACESSO: 27/06/2015 às 13:17hrs)
[9] Braseq. Brix. Disponível em:
<http://braseq.blogspot.com.br/2011/06/brix.html> Acesso em: 21
de Junho de 2015