Gdy promienie świetlne przechodzą z powietrza do wody, uginają się, ponieważ współczynnik załamania powietrza różni się od współczynnika załamania wody. Innymi słowy, promienie świetlne poruszają się w powietrzu z inną prędkością niż w wodzie. Prawo Snella opisuje to zjawisko, zapewniając matematyczną zależność między kątem promienia świetlnego padanie w stosunku do linii prostopadłej biegnącej przez wodę, współczynniki załamania obu materiałów przez który lekkie podróże, oraz kąt załamania światła, pod jakim światło przechodzi przez wodę.
Im większy współczynnik załamania, tym bardziej światło ulega załamaniu. Woda z cukrem jest gęstsza niż zwykła woda, więc woda z cukrem ma wyższy współczynnik załamania niż zwykła woda. Tutaj użyjemy fizyki refrakcji do pomiaru zawartości cukru w wodzie.
Umieść pryzmat na piątym prostokątnym szkiełku mikroskopowym i przyklej pryzmat do szkiełka epoksydowego.
Przygotuj się do eksperymentów. Przykryj ścianę papierem, aby zrobić na nim oznaczenia. Ustaw wskaźnik laserowy tak, aby jego wiązka była prostopadła do ściany. Zamocuj wskaźnik laserowy na miejscu i sprawdzaj go okresowo, aby upewnić się, że jego wiązka konsekwentnie trafia w to samo miejsce podczas przechodzenia przez powietrze.
Skieruj wiązkę lasera prostopadle przez pryzmat, gdy jest pusty. Gdy pryzmat jest pusty, wiązka nie powinna być odchylana. Zaznacz miejsce, w którym wiązka lasera uderza w ścianę. Umieść kawałek papieru pod laserem i zaznacz punkt, w którym wiązka wpadła w pryzmat (dwa punkty razem powinny tworzyć linię prostą).
Napełnij pryzmat płynem. Skieruj wiązkę lasera przez pryzmat wypełniony cieczą. Promień uderzy w ścianę w pewnej odległości od pierwotnego znaku. Zaznacz belkę. Zmierz odległość między tymi dwoma punktami, odległość A. Zmierz odległość od pryzmatu do ściany, odległość B.
Dzięki dwóm odległościom, które zmierzyłeś w kroku 3, możesz obliczyć kąt, pod jakim wiązka uderza w ścianę – innymi słowy, kąt załamania światła po przejściu przez pryzmat. Oblicz ten kąt, znajdując odwrotną tangens z (odległość A podzielona przez odległość B).
Użyj prawa Snella wraz z kątem obliczonym w kroku 4, aby określić współczynnik załamania cieczy. Zgodnie z prawem Snella względny współczynnik załamania światła dwóch materiałów, czyli n2/n1 (n2 = współczynnik załamania drugiego materiału, n1 = współczynnik załamania światła pierwszego materiału) jest równy sinusowi kąta padania podzielonemu przez sinus kąta padania refrakcja. Celujesz wskaźnikiem laserowym prostopadle do pryzmatu, więc twój kąt padania wynosi 90. Obliczyłeś swój kąt załamania w kroku 4. I wreszcie, współczynnik załamania powietrza (n1) wynosi 1,0003.
Utwórz 1%, 5%, 10% i 50% roztworów cukru. Powtórz kroki od 3 do 5, aby określić ich współczynniki załamania. Wykreśl stężenie cukru w funkcji kąta załamania. Porównaj swoje współczynniki załamania światła dla znanych stężeń ze współczynnikiem załamania obliczonym w kroku 5. Oszacuj stężenie cukru w nieznanym roztworze.