Quando i raggi luminosi passano dall'aria all'acqua, si piegano, perché l'indice di rifrazione dell'aria è diverso dall'indice di rifrazione dell'acqua. In altre parole, i raggi luminosi viaggiano ad una velocità diversa nell'aria rispetto all'acqua. La legge di Snell descrive questo fenomeno, fornendo una relazione matematica tra l'angolo di del raggio luminoso incidenza relativa ad una linea perpendicolare che attraversa l'acqua, gli indici di rifrazione di entrambi i materiali attraverso che il viaggi leggeri, e l'angolo di rifrazione con cui la luce viaggia attraverso l'acqua.
Maggiore è l'indice di rifrazione, più la luce si piega. L'acqua zuccherata è più densa dell'acqua normale, quindi l'acqua zuccherata ha un indice di rifrazione più elevato rispetto all'acqua normale. Qui, useremo la fisica della rifrazione per misurare il contenuto di zucchero dell'acqua.
Posizionare il prisma sopra un quinto vetrino da microscopio rettangolare e incollare il prisma al vetrino con resina epossidica.
Preparati per la sperimentazione. Copri una parete con della carta su cui tracciare dei segni. Impostare il puntatore laser in modo che il suo raggio sia perpendicolare alla parete. Fissare il puntatore laser in posizione e controllarlo periodicamente per assicurarsi che il suo raggio colpisca costantemente lo stesso punto quando attraversa l'aria.
Puntare il raggio laser perpendicolarmente attraverso il prisma quando è vuoto. Quando il prisma è vuoto, il raggio non deve essere deviato. Segna il punto in cui il raggio laser colpisce il muro. Posiziona un pezzo di carta sotto il laser e segna il punto in cui il raggio è entrato nel prisma (i due punti, insieme, dovrebbero formare una linea retta).
Riempi il prisma di liquido. Puntare il raggio laser attraverso il prisma pieno di liquido. Il raggio colpirà il muro a una certa distanza dal segno originale. Segna il raggio. Misurare la distanza tra questi due punti, distanza A. Misurare la distanza dal prisma alla parete, distanza B.
Con le due distanze che hai misurato nel passaggio 3, puoi calcolare l'angolo con cui il raggio ha colpito il muro, in altre parole, il suo angolo di rifrazione dopo aver attraversato il prisma. Calcola questo angolo trovando la tangente inversa di (distanza A divisa per distanza B).
Usa la legge di Snell, insieme all'angolo che hai calcolato nel passaggio 4, per determinare l'indice di rifrazione del tuo liquido. Secondo la legge di Snell, l'indice di rifrazione relativo di due materiali, o n2/n1 (n2 = indice di rifrazione del secondo materiale, n1 = indice di rifrazione del primo materiale) è uguale al seno dell'angolo di incidenza, diviso per il seno dell'angolo di rifrazione. Stai puntando il puntatore laser perpendicolarmente al prisma, quindi il tuo angolo di incidenza è 90. Hai calcolato il tuo angolo di rifrazione nel passaggio 4. E infine, l'indice di rifrazione dell'aria (n1) è 1.0003.
Crea soluzioni di zucchero all'1%, 5%, 10% e 50%. Ripetere i passaggi da 3 a 5 per determinare i loro indici di rifrazione. Traccia la concentrazione di zucchero rispetto all'angolo di rifrazione. Confronta i tuoi indici di rifrazione per le concentrazioni note con l'indice di rifrazione che hai calcolato nel passaggio 5. Stima la concentrazione di zucchero per la tua soluzione sconosciuta.