Índice de refracción

Es el número adimensional que expresa la relación existente entre la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el medio más denso (la gema). La medida del índice de refracción (o de los índices de refracción) de una gema es fundamental para su determinación. Se lleva a cabo por medio de refractómetros, que son aparatos ópticos de precisión, pero de sencillo principio operativo y manejo, basados en el concepto de ángulo límite, que es el mayor ángulo de incidencia de un rayo luminoso en una gema, que permite la refracción del rayo. Si el ángulo de incidencia es mayor que el límite, se produce una reflexión.


Esquema de un refractómetro gemológico

La medida de los índices de refracción se complica por el hecho de que, al atravesar la mayor parte de los cristales, la luz blanca da lugar a dos rayos refractados, que se desvían de diferente modo y que vibran en planos perpendiculares, con diferentes velocidades de propagación. Esto significa que, en un determinado punto de un cristal, existe un índice de refracción máximo y otro mínimo para cada dirección de propagación de la luz.

Así pues, es necesario medir con el refractómetro, no un sólo índice, sino, de forma ordenada, todos los pares de índices de refracción posibles, según distintas direcciones de propagación de la luz.

Según la estructura y la simetría del cristal, se obtendrán varias posibilidades:

- Que el cristal sea isótropo o monorrefringente, en cuyo caso sólo existirá un índice, constante para todas las direcciones de observación. Normalmente se tratará de minerales que cristalizan en el sistema cúbico.

- Que el cristal sea anisótropo o birrefringente, en cuyo caso, y de forma general, se podrán observar dos índices en cada dirección de observación. La diferencia de medidas entre el mayor y el menor de todos los índices existentes en una piedra se llama birrefringencia, y es una medida que caracteriza muy bien la naturaleza de la gema, porque depende tanto de su estructura como de su composición.

- A su vez, en los cristales anisótropos, se puede establecer una clasificación, según que las observaciones del refractómetro indiquen que uno de los dos índices observados permanece constante en todas ellas, o que todos los índices medidos sean variables. En el primer caso se trata de minerales uniáxicos, que cristalográficamente corresponden a los sistemas hexagonal, tetragonal y trigonal; en el segundo, se trata de minerales biáxicos, correspondientes a los sistemas rómbico, monoclínico y triclínico.