Cuando los rayos de luz pasan del aire al agua, se doblan porque el índice de refracción del aire es diferente del índice de refracción del agua. En otras palabras, los rayos de luz viajan a una velocidad diferente en el aire que en el agua. La ley de Snell describe este fenómeno, proporcionando una relación matemática entre el ángulo del rayo de luz de incidencia relativa a una línea perpendicular que atraviesa el agua, los índices de refracción de ambos materiales a través de que la la luz viajay el ángulo de refracción en el que la luz viaja a través del agua.
Cuanto mayor es el índice de refracción, más se dobla la luz. El agua azucarada es más densa que el agua corriente, por lo que el agua azucarada tiene un índice de refracción más alto que el agua corriente. Aquí, usaremos la física de la refracción para medir el contenido de azúcar del agua.
Coloque el prisma encima de un quinto portaobjetos de microscopio rectangular y pegue el prisma al portaobjetos con epoxi.
Preparado para la experimentación. Cubre una pared con papel para hacer marcas. Configure el puntero láser de modo que su rayo sea perpendicular a la pared. Fije el puntero láser en su lugar y revíselo periódicamente para asegurarse de que su rayo golpee constantemente el mismo punto al pasar por el aire.
Apunte el rayo láser perpendicularmente a través del prisma cuando esté vacío. Cuando el prisma está vacío, el haz no debe desviarse. Marque el lugar donde el rayo láser incide en la pared. Coloque una hoja de papel debajo del láser y marque el punto en el que el rayo entró en el prisma (los dos puntos, juntos, deben formar una línea recta).
Llena el prisma con líquido. Apunte el rayo láser a través del prisma lleno de líquido. El rayo golpeará la pared a cierta distancia de la marca original. Marque la viga. Mida la distancia entre estos dos puntos, distancia A. Mida la distancia desde el prisma a la pared, distancia B.
Con las dos distancias que midió en el Paso 3, puede calcular el ángulo en el que el rayo golpea la pared, en otras palabras, su ángulo de refracción después de pasar a través del prisma. Calcula este ángulo encontrando la tangente inversa de (distancia A dividida por la distancia B).
Utilice la ley de Snell, junto con el ángulo que calculó en el paso 4, para determinar el índice de refracción de su líquido. Según la ley de Snell, el índice relativo de refracción de dos materiales, o n2 / n1 (n2 = índice de refracción del segundo material, n1 = índice de refracción del primer material) es igual al seno del ángulo de incidencia, dividido por el seno del ángulo de refracción. Está apuntando su puntero láser perpendicular al prisma, por lo que su ángulo de incidencia es de 90. Calculó su ángulo de refracción en el Paso 4. Y finalmente, el índice de refracción del aire (n1) es 1.0003.
Cree soluciones de azúcar al 1 por ciento, 5 por ciento, 10 por ciento y 50 por ciento. Repita los pasos 3 a 5 para determinar sus índices de refracción. Grafique la concentración de azúcar en función del ángulo de refracción. Compare sus índices de refracción para concentraciones conocidas con el índice de refracción que calculó en el Paso 5. Estima la concentración de azúcar para tu solución desconocida.