Lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre, comme de l'air au verre, la vitesse des rayons lumineux et leur direction de déplacement changent à la fois. Les scientifiques appellent le rapport entre la vitesse de la lumière dans le vide, qui est constante, et la vitesse de la lumière dans le milieu, l'indice de réfraction. L'indice de réfraction du milieu est proportionnel à la variation de l'angle des rayons lumineux. Les scientifiques effectuent normalement des mesures d'indice de réfraction sur des liquides relativement purs pour vérifier leur pureté. Cependant, des mesures d'indice de réfraction peuvent également être effectuées sur des mélanges de liquides. De plus, si l'expérimentateur connaît l'identité et les quantités de chaque composant d'un mélange ou d'une formulation, il peut calculer un indice de réfraction estimé.
Calculer la fraction molaire X de chaque composant du mélange. La fraction molaire d'un composant A donné est donnée par "X(A) = (moles de A) / (moles de tous substances)" et les moles d'une substance sont données par moles = (grammes de substance) / (formule poids de fond).
Par exemple, considérons un mélange de 10,0 g d'hexane, 10,0 g de toluène et 10,0 g de cyclohexane. Les poids de formule de ces substances sont respectivement de 86,18, 92,14 et 84,16 grammes par mole. Le mélange contient donc 0,116, 0,109 et 0,119 mole de ces composés. La fraction molaire de l'hexane est donc X(hexane) = 0,116 / (0,116 + 0,109 + 0,119) = 0,337, alors que les fractions molaires du toluène et du cyclohexane sont respectivement de 0,317 et 0,346.
Déterminer les indices de réfraction de tous les composants du mélange. Cette information est normalement disponible dans des ouvrages de référence, tels que le « The Merck Index », ainsi que dans des bases de données en ligne (voir Ressources). Poursuivant l'exemple de l'étape 1, les indices de réfraction de l'hexane, du toluène et du cyclohexane sont respectivement de 1,3749, 1,4969 et 1,4262.
Multipliez la fraction molaire de chaque composant par l'indice de réfraction de ce composant, puis additionnez tous les produits pour déterminer l'indice de réfraction estimé du mélange. En reprenant l'exemple de l'étape 2, l'indice de réfraction du mélange serait "n (mélange) = (0,337 * 1,3749) + (0,317 * 1,4969) + (0,346 * 1,4262) = 1,431".