Comprendre la mesure
Un point commun : la lumière
Non pas que le personnel de METLI System se prenne pour « des lumières », mais plutôt que la quasi-totalité des instruments proposés à notre catalogue utilise une source lumineuse pour faire ses mesures.
La lumière, base de la mesure
En démarrant sa carrière professionnelle chez le seul fabricant français de spectrophotomètres, SECOMAM, Nicolas Movellan apprend et comprend que la lumière est utilisée dans beaucoup d’instruments de mesure.
Chaque instrument, tel que les spectrophotomètres, les polarimètres ou les réfractomètres, utilise la lumière comme base de sa mesure. La loi de Beer-Lambert est appliquée aux spectrophotomètres, la loi de Biot aux polarimètres, les lois de Snell-Descartes à la réfractométrie et à la réflectométrie.
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La spectrophotométrie : la loi de Beer-Lambert
Le principe est assez simple : la lumière d’intensité I0 passe à travers une substance, et une partie de la lumière est alors absorbée par cette substance. L’intensité I transmise en sortie de la substance est inférieure à l’intensité d’entrée I0. Cette intensité I est définie comme « absorbance » de la substance. En théorie :
AbsorbanceA = log(I0 / I)
TransmittanceT = I / I0
ou bienA = −log T
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La polarimétrie : la loi de Biot
La polarimétrie est la science de la mesure de la polarisation de la lumière. Les polarimètres sont des instruments optiques utilisant ce qu’on appelle la lumière polarisée. L’œil humain ne peut détecter si la lumière est polarisée ou non ; comme on a du mal à le voir, c’est un peu difficile à comprendre.
Si l’on prend deux filtres polarisants, qui en apparence sont gris, et qu’on les met l’un contre l’autre devant une source de lumière, aucune lumière ne passe à travers. Si l’on applique une rotation de 90° à l’un des deux filtres, la lumière passe. Les physiciens disent que la lumière n’a qu’un seul plan de polarisation.
Il existe un grand nombre de substances organiques et inorganiques « optiquement actives » à l’état liquide ou dissous. Ces substances sont capables de faire tourner la direction d’oscillation de la lumière polarisée d’un angle déterminé. Cet angle de rotation est mesuré par un polarimètre avec la plus grande précision. Ainsi, un polarimètre est utilisé pour déterminer la concentration de la substance optiquement active dissoute dans un liquide optiquement inactif.
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La réfractométrie : une combinaison de plusieurs lois de Snell-Descartes
La réfractométrie correspond à la mesure de l’indice de réfraction, c’est-à-dire de la propagation de la vitesse de la lumière dans une substance. La lumière qui traverse une substance est dispersée par celle-ci et sa vitesse est modifiée : c’est ce qu’on appelle la réfraction, d’où le nom de réfractomètre.
Cette méthode est utilisée pour contrôler la concentration d’une substance par comparaison. L’échelle principale d’indice de réfraction est installée dans le réfractomètre et la mesure donne le résultat en comparaison de l’échelle de base. Cela se fait par calcul, mais dépend de beaucoup de facteurs :
- vitesse de la substance ;
- longueur d’onde de mesure ;
- concentration du produit ;
- mélange de substances ;
- température ;
- etc.
Tous ces facteurs sont connus et peuvent être intégrés à la base de calcul de l’échelle pour obtenir le résultat le plus fiable possible.
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