Когато светлинните лъчи преминават от въздуха във вода, те се огъват, тъй като индексът на пречупване на въздуха е различен от индекса на пречупване на водата. С други думи, светлинните лъчи се движат с различна скорост във въздуха, отколкото във водата. Законът на Снел описва това явление, като осигурява математическа връзка между ъгъла на светлинния лъч честота по отношение на перпендикулярна линия, минаваща през водата, показателите на пречупване и на двата материала които светлината пътува, и ъгълът на пречупване, под който светлината се движи през водата.
Колкото по-голям е индексът на пречупване, толкова повече се огъва светлината. Захарната вода е по-плътна от обикновената вода, така че захарната вода има по-висок индекс на пречупване от обикновената вода. Тук ще използваме физиката на пречупването, за да измерим съдържанието на захар във водата.
Поставете призмата върху пето стъкло с правоъгълен микроскоп и залепете призмата върху предметното стъкло с помощта на епоксидна смола.
Настройте за експерименти. Покрийте стена с хартия, за да направите маркировки. Поставете лазерния показалец така, че лъчът му да е перпендикулярен на стената. Закрепете лазерния показалец на място и го проверявайте периодично, за да се уверите, че лъчът му постоянно удря едно и също място, когато преминава през въздуха.
Насочете лазерния лъч перпендикулярно през призмата, когато е празен. Когато призмата е празна, лъчът не трябва да се отклонява. Маркирайте мястото, където лазерният лъч удря по стената. Поставете лист хартия под лазера и маркирайте точката, в която лъчът е влязъл в призмата (двете петна заедно трябва да образуват права линия).
Напълнете призмата с течност. Насочете лазерния лъч през пълната с течност призма. Лъчът ще удари стената на известно разстояние от оригиналната марка. Маркирайте гредата. Измерете разстоянието между тези две петна, разстояние А. Измерете разстоянието от призмата до стената, разстояние Б.
С двете разстояния, които сте измерили в Стъпка 3, можете да изчислите ъгъла, под който лъчът е ударил стената - с други думи, ъгъла му на пречупване след преминаване през призмата. Изчислете този ъгъл, като намерите обратната тангенса на (разстояние А, разделено на разстояние В).
Използвайте закона на Snell, заедно с ъгъла, който сте изчислили в стъпка 4, за да определите индекса на пречупване на вашата течност. Според закона на Snell относителният индекс на пречупване на два материала, или n2 / n1 (n2 = индекс на пречупване на втория материал, n1 = индекс на пречупване на първия материал) е равен на синуса на ъгъла на падане, разделен на синуса на ъгъла на пречупване. Насочвате лазерния си показалец перпендикулярно на призмата, така че ъгълът на падане е 90. Изчислихте своя ъгъл на пречупване в стъпка 4. И накрая, индексът на пречупване на въздуха (n1) е 1.0003.
Създайте 1%, 5%, 10% и 50% разтвори на захар. Повторете стъпки 3 до 5, за да определите техните показатели на пречупване. Графирайте концентрацията на захар спрямо ъгъла на пречупване. Сравнете вашите показатели на пречупване за известни концентрации с показателя на пречупване, който сте изчислили в стъпка 5. Оценете концентрацията на захар за вашия неизвестен разтвор.