Quando os raios de luz passam do ar para a água, eles se curvam, porque o índice de refração do ar é diferente do índice de refração da água. Em outras palavras, os raios de luz viajam a uma velocidade diferente no ar do que na água. A lei de Snell descreve este fenômeno, fornecendo uma relação matemática entre o ângulo do raio de luz de incidência em relação a uma linha perpendicular que atravessa a água, os índices de refração de ambos os materiais através qual o viagens leves, e o ângulo de refração em que a luz viaja através da água.
Quanto maior o índice de refração, mais a luz se curva. A água com açúcar é mais densa que a água pura, portanto, a água com açúcar tem um índice de refração mais alto do que a água pura. Aqui, usaremos a física da refração para medir o teor de açúcar da água.
Coloque o prisma em cima de uma quinta lâmina retangular de microscópio e cole o prisma na lâmina usando epóxi.
Prepare-se para experimentação. Cubra uma parede com papel para fazer marcações. Configure o apontador laser de forma que seu feixe fique perpendicular à parede. Fixe o apontador laser no lugar e verifique-o periodicamente para garantir que seu feixe atinja consistentemente o mesmo ponto ao passar pelo ar.
Aponte o feixe de laser perpendicularmente através do prisma quando ele estiver vazio. Quando o prisma está vazio, o feixe não deve ser desviado. Marque o local onde o raio laser atinge a parede. Coloque um pedaço de papel embaixo do laser e marque o ponto em que o feixe entrou no prisma (os dois pontos, juntos, devem formar uma linha reta).
Encha o prisma com líquido. Mire o feixe de laser através do prisma cheio de líquido. O feixe atingirá a parede a alguma distância da marca original. Marque o feixe. Meça a distância entre esses dois pontos, distância A. Meça a distância do prisma à parede, distância B.
Com as duas distâncias medidas na Etapa 3, você pode calcular o ângulo em que o feixe atingiu a parede - em outras palavras, seu ângulo de refração depois de passar pelo prisma. Calcule este ângulo encontrando a tangente inversa de (distância A dividida pela distância B).
Use a lei de Snell, junto com o ângulo que você calculou na Etapa 4, para determinar o índice de refração do seu líquido. De acordo com a lei de Snell, o índice relativo de refração de dois materiais, ou n2 / n1 (n2 = índice de refração do segundo material, n1 = índice de refração do primeiro material) é igual ao seno do ângulo de incidência, dividido pelo seno do ângulo de refração. Você está apontando seu apontador laser perpendicularmente ao prisma, então seu ângulo de incidência é 90. Você calculou seu ângulo de refração na Etapa 4. E, finalmente, o índice de refração do ar (n1) é 1,0003.
Crie soluções de 1 por cento, 5 por cento, 10 por cento e 50 por cento de açúcar. Repita as etapas 3 a 5 para determinar seus índices de refração. Represente graficamente a concentração de açúcar em função do ângulo de refração. Compare seus índices de refração para concentrações conhecidas com o índice de refração que você calculou na Etapa 5. Estime a concentração de açúcar para sua solução desconhecida.