O refratômetro opera com base no princípio da medição do ângulo crítico. Dentro do refratômetro há uma fonte de luz, um prisma e um detector de imagem. Feixes de luz com ângulos variados são emitidos para o prisma e a interface do processo. Raios com um ângulo acentuado são parcialmente refletidos no detector de imagem e parcialmente refratados ao processo. Raios com um ângulo baixo são totalmente refletidos no detector. O ângulo crítico é aquele no qual a reflexão total começa. 

A câmera CCD dentro do refratômetro detecta um campo brilhante e um campo escuro correspondente à luz parcialmente refletida e à luz totalmente refletida, respectivamente. A posição limítrofe entre esses campos indica o ângulo crítico, que é proporcional ao índice de refração e, portanto, à concentração da solução. Como o princípio de medição é baseado na física e na lei da refração, é livre de desvios. 

Um sensor de temperatura incorporado mede a temperatura T na interface do líquido de processo. O sensor converte o índice de refração nD e a temperatura T em unidades de concentração. O refratômetro de processo Vaisala Polaris pode indicar diferentes escalas, por exemplo, Brix, densidade do líquido ou concentração por peso. O programa de diagnóstico garante que a medição seja confiável.

Saiba mais Sobre o Princípio de medição do índice de refração (PDF) e a lei de refração.