Коли світлові промені переходять з повітря у воду, вони згинаються, оскільки показник заломлення повітря відрізняється від показника заломлення води. Іншими словами, світлові промені рухаються з різною швидкістю в повітрі, ніж у воді. Закон Снелла описує це явище, забезпечуючи математичну залежність між кутом світлового променя падіння відносно перпендикулярної лінії, що проходить через воду, показники заломлення обох матеріалів який легкі подорожі, і кут заломлення, під яким світло рухається через воду.
Чим більше показник заломлення, тим більше прогинається світло. Цукрова вода щільніша за звичайну, тому цукрова вода має вищий показник заломлення, ніж звичайна. Тут ми будемо використовувати фізику заломлення для вимірювання вмісту цукру у воді.
Помістіть призму поверх п’ятого предметного скляного прямокутного мікроскопа та приклейте призму до предметного стекла за допомогою епоксидної смоли.
Налаштуйте на експерименти. Покрийте стіну папером, щоб зробити розмітки. Встановіть лазерний покажчик так, щоб його промінь був перпендикулярний стіні. Зафіксуйте лазерний покажчик на місці та періодично перевіряйте його, щоб переконатися, що його промінь постійно потрапляє в одне і те ж місце при проходженні через повітря.
Направляйте лазерний промінь перпендикулярно крізь призму, коли він порожній. Коли призма порожня, промінь не слід відволікати. Позначте місце, де лазерний промінь потрапляє на стіну. Покладіть аркуш паперу під лазер і позначте точку, в якій промінь увійшов у призму (дві плями разом повинні утворювати пряму лінію).
Наповніть призму рідиною. Направте лазерний промінь крізь призму, заповнену рідиною. Промінь вдарить у стіну на деякій відстані від початкової позначки. Позначте промінь. Виміряйте відстань між цими двома плямами, відстань А. Виміряйте відстань від призми до стіни, відстань В.
За двома відстанями, які ви виміряли на кроці 3, ви можете розрахувати кут, під яким промінь вдарявся про стіну - іншими словами, його кут заломлення після проходження крізь призму. Обчисліть цей кут, знайшовши обернену дотичну до (відстань А, поділене на відстань В).
Використовуйте закон Снелла разом із кутом, який ви розрахували на кроці 4, щоб визначити показник заломлення вашої рідини. Відповідно до закону Снелла, відносний показник заломлення двох матеріалів, або n2 / n1 (n2 = показник заломлення другого матеріалу, n1 = показник заломлення першого матеріалу) дорівнює синусу кута падіння, поділеному на синус кута рефракція. Ви спрямовуєте лазерний вказівник перпендикулярно до призми, тому ваш кут падіння дорівнює 90. Ви розрахували свій кут заломлення на кроці 4. І нарешті, показник заломлення повітря (n1) становить 10003.
Створіть 1%, 5%, 10% і 50% розчинів цукру. Повторіть кроки 3 - 5, щоб визначити їх показники заломлення. Побудуйте графік концентрації цукру в залежності від кута заломлення. Порівняйте свої показники заломлення для відомих концентрацій з індексом заломлення, який ви розрахували на кроці 5. Оцініть концентрацію цукру для вашого невідомого розчину.