Når lysstråler går fra luft til vann, bøyer de seg, fordi brytningsindeksen er forskjellig fra brytningsindeksen for vann. Med andre ord, lysstråler beveger seg med en annen hastighet i luften enn de gjør i vann. Snells lov beskriver dette fenomenet, og gir et matematisk forhold mellom lysstrålens vinkel på forekomst i forhold til en vinkelrett linje som går gjennom vannet, brytningsindeksene til begge materialene gjennom som den lys reiser, og brytningsvinkelen lyset vandrer gjennom vann.
Jo større brytningsindeks, jo mer bøyer lyset seg. Sukkervann er tettere enn vanlig vann, så sukkervann har en høyere brytningsindeks enn vanlig vann. Her vil vi bruke brytningsfysikken til å måle sukkerinnholdet i vann.
Plasser prismen på toppen av et femte rektangulært objektglass, og lim prismaet til lysbildet ved hjelp av epoxy.
Sett opp for eksperimentering. Dekk en vegg med papir for å lage markeringer på. Sett opp laserpekeren slik at strålen er vinkelrett på veggen. Fest laserpekeren på plass og kontroller den med jevne mellomrom for å sikre at strålen konsekvent treffer samme sted når den passerer gjennom luften.
Rett laserstrålen vinkelrett gjennom prismen når den er tom. Når prismen er tom, bør ikke bjelken avledes. Merk stedet hvor laserstrålen treffer veggen. Legg et stykke papir under laseren og merk punktet hvor strålen kom inn i prismen (de to flekkene skal sammen danne en rett linje).
Fyll prismen med væske. Rett laserstrålen gjennom det væskefylte prismen. Bjelken vil treffe veggen et stykke fra det opprinnelige merket. Merk bjelken. Mål avstanden mellom disse to stedene, avstand A. Mål avstanden fra prismen til veggen, avstand B.
Med de to avstandene du målte i trinn 3, kan du beregne vinkelen som bjelken traff veggen på - med andre ord brytningsvinkelen etter å ha passert gjennom prismen. Beregn denne vinkelen ved å finne den omvendte tangensen til (avstand A delt på avstand B).
Bruk Snells lov, sammen med vinkelen du beregnet i trinn 4, for å bestemme brytningsindeksen for væsken din. I følge Snells lov er den relative brytningsindeks for to materialer, eller n2 / n1 (n2 = brytningsindeks for det andre materialet, n1 = brytningsindeks for det første materialet) er lik sinusen for innfallsvinkelen, delt på sinusen til vinkelen til brytning. Du sikter laserpekeren din vinkelrett på prismen, så innfallsvinkelen din er 90. Du beregnet brytningsvinkelen din i trinn 4. Og til slutt er brytningsindeksen for luft (n1) 1.0003.
Lag 1 prosent, 5 prosent, 10 prosent og 50 prosent løsninger av sukker. Gjenta trinn 3 til 5 for å bestemme brytningsindeksene. Graf sukkerkonsentrasjonen kontra brytningsvinkelen. Sammenlign brytningsindeksene for kjente konsentrasjoner med brytningsindeksen du beregnet i trinn 5. Beregn sukkerkonsentrasjonen for den ukjente løsningen.