Rappels théoriques
Réfractométrie et interférométrie en analyse chimique

L’onde électromagnétique du rayonnement incident sur les molécules exerce, sur les électrons des atomes constituants, des forces qui les mettent en mouvement. Ces forces communiquent à ces électrons des accélérations de sorte que les molécules se trouvent dans des conditions d’émettre, à leur tour, un rayonnement. C’est ainsi que, au cours de la traversée d’un milieu matériel, tout un ensemble d’ondes secondaires en très grand nombre se superpose à l’onde incidente. Il en résulte les phénomènes complexes observés d’absorption, de diffusion, de réfraction, de fluorescence...

Pour tenter d’expliciter ces phénomènes d’interaction lumière-matière, une théorie a été établie, en admettant l’hypothèse simplificatrice impliquant que l’électron mobile n’est soumis qu’au champ électrique produit par l’onde excitatrice, en négligeant les champs produits par les molécules environnantes, elles-mêmes éclairées par l’onde incidente. Cette théorie aboutit à l’établissement d’une relation fondamentale, dite de Lorentz-Lorenz. La quantité :

est proportionnelle à la densité d de ce milieu.

Si l’hypothèse est proche de la réalité lorsque les molécules du milieu traversé sont assez distantes les unes des autres, comme c’est quasiment le cas des milieux gazeux, il n’en est pas de même dans les milieux denses, solides et liquides. En conséquence, il ne faut pas s’étonner que, dans ces milieux denses, l’application de la relation de Lorentz-Lorenz conduise à des écarts sur les valeurs d’indice, pouvant dépasser 10 % pour des liquides, par rapport à des valeurs expérimentales.

Pour un corps simple, contenant des molécules d’une seule espèce, on définit la réfractivité moléculaire R comme le produit de sa constante de réfraction par sa masse moléculaire M :