När ljusstrålar passerar från luft till vatten böjer de sig, eftersom brytningsindex för luft skiljer sig från brytningsindex för vatten. Med andra ord reser ljusstrålar med en annan hastighet i luften än de gör i vatten. Snells lag beskriver detta fenomen och ger ett matematiskt samband mellan ljusstrålens vinkel på incidens relativt en vinkelrät linje genom vattnet, brytningsindex för båda materialen genom som den ljus reseroch brytningsvinkeln i vilken ljuset rör sig genom vatten.
Ju större brytningsindex, desto mer böjer ljuset. Sockervatten är tätare än vanligt vatten, så sockervatten har ett högre brytningsindex än vanligt vatten. Här kommer vi att använda brytningsfysiken för att mäta vattenens sockerhalt.
Placera prisma ovanpå ett femte rektangulärt mikroskopglas och limma prisma på objektglaset med epoxi.
Ställ in för experiment. Täck en vägg med papper för att göra markeringar på. Ställ in laserpekaren så att dess stråle är vinkelrät mot väggen. Fäst laserpekaren på plats och kontrollera den regelbundet för att säkerställa att dess stråle konsekvent träffar samma plats när den passerar genom luften.
Rikta laserstrålen vinkelrätt genom prisma när den är tom. När prisma är tomt bör inte strålen avledas. Markera platsen där laserstrålen träffar väggen. Lägg ett papper under lasern och markera den punkt där strålen kom in i prismaet (de två fläckarna ska tillsammans bilda en rak linje).
Fyll prisma med vätska. Rikta laserstrålen genom det vätskefyllda prisma. Strålen kommer att träffa väggen ett avstånd från originalmärket. Markera strålen. Mät avståndet mellan dessa två punkter, avstånd A. Mät avståndet från prisma till vägg, avstånd B.
Med de två avstånden som du mätte i steg 3 kan du beräkna vinkeln vid vilken strålen träffade väggen - med andra ord dess brytningsvinkel efter att ha passerat prisma. Beräkna denna vinkel genom att hitta den inversa tangenten till (avstånd A dividerat med avstånd B).
Använd Snells lag, tillsammans med den vinkel som du beräknade i steg 4, för att bestämma brytningsindex för din vätska. Enligt Snells lag är det relativa brytningsindexet för två material, eller n2 / n1 (n2 = brytningsindex för det andra materialet, n1 = brytningsindex för det första materialet) är lika med sinus för infallsvinkeln, dividerat med sinus för vinkeln för refraktion. Du riktar din laserpekare vinkelrätt mot prisma, så din infallsvinkel är 90. Du beräknade din brytningsvinkel i steg 4. Och slutligen är brytningsindex för luft (n1) 1.0003.
Skapa 1 procent, 5 procent, 10 procent och 50 procent lösningar av socker. Upprepa steg 3 till 5 för att bestämma deras brytningsindex. Diagram över sockerkoncentrationen mot brytningsvinkeln. Jämför dina brytningsindex för kända koncentrationer med det brytningsindex som du beräknade i steg 5. Uppskatta sockerkoncentrationen för din okända lösning.
