Když světelné paprsky procházejí ze vzduchu do vody, ohýbají se, protože index lomu vzduchu se liší od indexu lomu vody. Jinými slovy, světelné paprsky cestují ve vzduchu jinou rychlostí než ve vodě. Snelův zákon popisuje tento jev a poskytuje matematický vztah mezi úhlem světelného paprsku dopad ve vztahu k kolmé linii procházející vodou, indexy lomu obou materiálů skrz který světlo cestujea úhel lomu, pod kterým světlo prochází vodou.
Čím větší je index lomu, tím více se světlo ohýbá. Cukrová voda je hustší než čistá voda, takže cukrová voda má vyšší index lomu než čistá voda. Zde použijeme fyziku lomu k měření obsahu cukru ve vodě.
Umístěte hranol na páté obdélníkové mikroskopické sklíčko a hranol přilepte na sklíčko pomocí epoxidu.
Nastavení pro experimentování. Zakryjte zeď papírem, abyste na něj mohli značit. Nastavte laserové ukazovátko tak, aby jeho paprsek byl kolmý ke zdi. Upevněte laserové ukazovátko na místo a pravidelně jej kontrolujte, abyste se ujistili, že jeho paprsek při průchodu vzduchem trvale naráží na stejné místo.
Když je prázdný, namiřte laserový paprsek kolmo přes hranol. Když je hranol prázdný, paprsek by neměl být odkloněn. Označte místo, kde laserový paprsek dopadá na zeď. Umístěte kousek papíru pod laser a označte bod, ve kterém paprsek vstoupil do hranolu (dvě místa by společně měla tvořit přímku).
Naplňte hranol tekutinou. Namiřte laserový paprsek přes hranol naplněný kapalinou. Paprsek narazí na zeď v určité vzdálenosti od původní značky. Označte paprsek. Změřte vzdálenost mezi těmito dvěma body, vzdálenost A. Změřte vzdálenost od hranolu ke zdi, vzdálenost B.
Ze dvou vzdáleností, které jste změřili v kroku 3, můžete vypočítat úhel, pod kterým paprsek narazil na zeď - jinými slovy, jeho úhel lomu po průchodu hranolem. Vypočítejte tento úhel nalezením inverzní tangenty (vzdálenosti A dělené vzdáleností B).
Pomocí Snellova zákona spolu s úhlem, který jste vypočítali v kroku 4, určete index lomu vaší kapaliny. Podle Snellova zákona je relativní index lomu dvou materiálů nebo n2 / n1 (n2 = index lomu druhého materiálu, n1 = index lomu prvního materiálu) se rovná sinu úhlu dopadu děleno sínusem úhlu úhlu lom světla. Míříte laserové ukazovátko kolmo na hranol, takže úhel dopadu je 90. Úhel lomu jste vypočítali v kroku 4. A konečně index lomu vzduchu (n1) je 1 0003.
Vytvořte 1%, 5%, 10% a 50% roztok cukru. Opakujte kroky 3 až 5 a určete jejich indexy lomu. Graf koncentrace cukru versus úhel lomu. Porovnejte své indexy lomu pro známé koncentrace s indexem lomu, který jste vypočítali v kroku 5. Odhadněte koncentraci cukru pro vaše neznámé řešení.