Όταν οι ακτίνες φωτός περνούν από τον αέρα στο νερό, λυγίζουν, επειδή ο δείκτης διάθλασης του αέρα είναι διαφορετικός από τον δείκτη διάθλασης του νερού. Με άλλα λόγια, οι φωτεινές ακτίνες ταξιδεύουν με διαφορετική ταχύτητα στον αέρα από ό, τι στο νερό. Ο νόμος του Snell περιγράφει αυτό το φαινόμενο, παρέχοντας μια μαθηματική σχέση μεταξύ της γωνίας της ακτίνας φωτός επίπτωση σε σχέση με μια κάθετη γραμμή που διατρέχει το νερό, μέσω των διαθλαστικών δεικτών και των δύο υλικών το οποίο το φως ταξιδεύεικαι τη διαθλαστική γωνία στην οποία το φως περνά μέσα από το νερό.
Όσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης διάθλασης, τόσο περισσότερο κάμπτεται το φως. Το νερό ζάχαρης είναι πυκνότερο από το απλό νερό, έτσι το νερό ζάχαρης έχει υψηλότερο δείκτη διάθλασης από το απλό νερό. Εδώ, θα χρησιμοποιήσουμε τη φυσική της διάθλασης για τη μέτρηση της περιεκτικότητας σε νερό σε σάκχαρα.
Τοποθετήστε το πρίσμα πάνω από ένα πέμπτο ορθογώνιο πλακίδιο μικροσκοπίου και κολλήστε το πρίσμα στη διαφάνεια χρησιμοποιώντας εποξειδικό.
Ρύθμιση για πειραματισμό. Καλύψτε έναν τοίχο με χαρτί για να κάνετε σημάδια. Ρυθμίστε το δείκτη λέιζερ έτσι ώστε η δέσμη της να είναι κάθετη στον τοίχο. Στερεώστε το δείκτη λέιζερ στη θέση του και ελέγξτε τον περιοδικά για να βεβαιωθείτε ότι η δέσμη του χτυπά σταθερά το ίδιο σημείο κατά τη διέλευση από τον αέρα.
Στοχεύστε τη δέσμη λέιζερ κάθετα στο πρίσμα όταν είναι άδεια. Όταν το πρίσμα είναι κενό, η δέσμη δεν πρέπει να εκτρέπεται. Σημειώστε το σημείο όπου η ακτίνα λέιζερ χτυπά στον τοίχο. Τοποθετήστε ένα κομμάτι χαρτί κάτω από το λέιζερ και σημειώστε το σημείο στο οποίο η δέσμη εισήλθε στο πρίσμα (τα δύο σημεία, μαζί, θα πρέπει να σχηματίζουν μια ευθεία γραμμή).
Γεμίστε το πρίσμα με υγρό. Στοχεύστε τη δέσμη λέιζερ μέσω του πρίσματος με υγρό. Η δέσμη θα χτυπήσει στον τοίχο κάποια απόσταση από το αρχικό σημάδι. Σημειώστε τη δέσμη. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ αυτών των δύο σημείων, απόσταση Α. Μετρήστε την απόσταση από το πρίσμα στον τοίχο, την απόσταση Β.
Με τις δύο αποστάσεις που μετρήσατε στο Βήμα 3, μπορείτε να υπολογίσετε τη γωνία με την οποία η ακτίνα χτύπησε στον τοίχο - με άλλα λόγια, τη γωνία της διάθλασης αφού περάσει από το πρίσμα. Υπολογίστε αυτήν τη γωνία εντοπίζοντας την αντίστροφη εφαπτομένη του (απόσταση Α διαιρούμενη με την απόσταση Β).
Χρησιμοποιήστε τον νόμο του Snell, μαζί με τη γωνία που υπολογίσατε στο Βήμα 4, για να προσδιορίσετε τον δείκτη διάθλασης του υγρού σας. Σύμφωνα με το νόμο του Snell, ο σχετικός δείκτης διάθλασης δύο υλικών, ή n2 / n1 (n2 = δείκτης διάθλασης του δεύτερου υλικού, n1 = δείκτης διάθλασης του πρώτου υλικού) είναι ίσος με το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης, διαιρούμενο με το ημίτονο της γωνίας διάθλαση. Στοχεύετε το δείκτη λέιζερ κάθετα στο πρίσμα, οπότε η γωνία πρόσπτωσης είναι 90. Υπολογίσατε τη γωνία διάθλασής σας στο Βήμα 4. Και τέλος, ο δείκτης διάθλασης του αέρα (n1) είναι 1.0003.
Δημιουργήστε 1 τοις εκατό, 5 τοις εκατό, 10 τοις εκατό και 50 τοις εκατό διαλύματα ζάχαρης. Επαναλάβετε τα βήματα 3 έως 5 για να προσδιορίσετε τους δείκτες διάθλασής τους. Γράφετε τη συγκέντρωση σακχάρου έναντι της γωνίας διάθλασης. Συγκρίνετε τους δείκτες διάθλασης για γνωστές συγκεντρώσεις με τον δείκτη διάθλασης που υπολογίσατε στο Βήμα 5. Υπολογίστε τη συγκέντρωση σακχάρου για το άγνωστο διάλυμα σας.