Când razele de lumină trec din aer în apă, acestea se îndoaie, deoarece indicele de refracție al aerului este diferit de indicele de refracție al apei. Cu alte cuvinte, razele de lumină călătoresc cu o viteză diferită în aer decât în apă. Legea lui Snell descrie acest fenomen, oferind o relație matematică între unghiul razei de lumină a incidență relativă la o linie perpendiculară care trece prin apă, indicii de refracție ai ambelor materiale pe care călătorii ușoare, și unghiul de refracție la care lumina se deplasează prin apă.
Cu cât indicele de refracție este mai mare, cu atât lumina se îndoaie. Apa de zahăr este mai densă decât apa simplă, deci apa de zahăr are un indice de refracție mai mare decât apa simplă. Aici, vom folosi fizica refracției pentru a măsura conținutul de zahăr din apă.
Așezați prisma deasupra unui al cincilea diapozitiv de microscop dreptunghiular și lipiți prisma de lamă folosind epoxidic.
Configurați pentru experimentare. Acoperiți un perete cu hârtie pentru a face marcaje. Configurați indicatorul laser astfel încât fasciculul său să fie perpendicular pe perete. Fixați indicatorul laser în poziție și verificați-l periodic pentru a vă asigura că fasciculul său atinge în mod constant același loc atunci când treceți prin aer.
Îndreptați fasciculul laser perpendicular pe prismă atunci când acesta este gol. Când prisma este goală, fasciculul nu trebuie să fie deviat. Marcați locul unde raza laser lovește pe perete. Așezați o bucată de hârtie sub laser și marcați punctul în care fasciculul a intrat în prismă (cele două pete, împreună, ar trebui să formeze o linie dreaptă).
Umpleți prisma cu lichid. Îndreptați fasciculul laser prin prisma umplută cu lichid. Grinda va atinge peretele la o anumită distanță de marca originală. Marcați grinda. Măsurați distanța dintre aceste două pete, distanța A. Măsurați distanța de la prismă la perete, distanța B.
Cu cele două distanțe pe care le-ați măsurat la pasul 3, puteți calcula unghiul la care fasciculul a lovit peretele - cu alte cuvinte, unghiul său de refracție după ce a trecut prin prismă. Calculați acest unghi găsind tangenta inversă a (distanța A împărțită la distanța B).
Utilizați legea lui Snell, împreună cu unghiul pe care l-ați calculat la pasul 4, pentru a determina indicele de refracție al lichidului. Conform legii lui Snell, indicele relativ de refracție a două materiale sau n2 / n1 (n2 = indicele de refracție al celui de-al doilea material, n1 = indicele de refracție al primului material) este egal cu sinusul unghiului de incidență, împărțit la sinusul unghiului de refracţie. Vă îndreptați indicatorul laser perpendicular pe prismă, astfel încât unghiul de incidență este de 90. V-ați calculat unghiul de refracție la Pasul 4. Și, în cele din urmă, indicele de refracție al aerului (n1) este 1.0003.
Creați soluții de zahăr de 1%, 5%, 10% și 50%. Repetați pașii de la 3 la 5 pentru a determina indicii lor de refracție. Grafic concentrația zahărului în funcție de unghiul de refracție. Comparați indicii de refracție pentru concentrațiile cunoscute cu indicele de refracție calculat la pasul 5. Estimați concentrația de zahăr pentru soluția dvs. necunoscută.
