Innhold
Når lysstråler passerer fra luft til vann, bøyer de seg, fordi refraksjonsindeksen for luft er forskjellig fra brekningsindeksen for vann. Med andre ord, lysstråler beveger seg med en annen hastighet i luften enn de gjør i vann. Snells-loven beskriver dette fenomenet, og gir et matematisk forhold mellom lysstrålene forekomstens vinkel i forhold til en vinkelrett linje som løper gjennom vannet, brytningsindeksene for begge materialene som lyset beveger seg gjennom, og den brytningsvinkelen som lyset beveger seg gjennom .
Jo større brytningsindeks, jo mer bøyer lyset. Sukkervann er tettere enn vanlig vann, så sukkervann har en høyere brytningsindeks enn vanlig vann. Her vil vi bruke refraksjonens fysikk for å måle sukkerinnholdet i vann.
Lag et hul prisme fra mikroskopbilder
Bruk epoksy til å lime sammen kantene på fire mikroskopsklier for å lage et rektangulært prisme.
Plasser prismet på toppen av en femte rektangulær mikroskopglide, og lim prismet på lysbildet ved hjelp av epoksy.
La epoksyen stille seg over natten.
Mål indeks for refraksjon av sukkervannet
Sett opp for eksperimentering. Dekk en vegg med papir for å gjøre markeringer på. Sett opp laserpekeren slik at strålen er vinkelrett på veggen. Fest laserpekeren på plass og sjekk den med jevne mellomrom for å sikre at strålen konsekvent treffer det samme stedet når den passerer gjennom luften.
Sikt laserstrålen vinkelrett gjennom prisme når den er tom. Når prismet er tomt, bør ikke bjelken ledes. Merk stedet der laserstrålen treffer på veggen. Plasser et papirstykke under laseren og merk punktet hvor strålen entret prismet (de to flekkene, sammen, skal danne en rett linje).
Fyll prismet med væske. Sikt laserstrålen gjennom det væskefylte prisme. Strålen treffer veggen et stykke fra det opprinnelige merket. Merk strålen. Mål avstanden mellom disse to flekkene, avstand A. Mål avstanden fra prisme til vegg, avstand B.
Med de to avstandene som du målte i trinn 3, kan du beregne vinkelen som strålen traff veggen mot - med andre ord dens brytningsvinkel etter å ha passert gjennom prisme. Beregn denne vinkelen ved å finne den inverse tangenten til (avstand A delt på avstand B).
Bruk Snells-loven, sammen med vinkelen som du beregnet i trinn 4, for å bestemme brytningsindeksen for væsken din. I henhold til Snells lov er den relative brytningsindeksen for to materialer, eller n2 / n1 (n2 = brytningsindeksen for det andre materialet, n1 = brytningsindeksen for det første materialet) lik sinen på innfallsvinkelen, delt med sinusen til brytningsvinkelen. Du sikter laserpekeren vinkelrett på prismen, slik at innfallsvinkelen din er 90. Du beregnet brytningsvinkelen din i trinn 4. Og til slutt er refraksjonsindeksen for luft (n1) 1.0003.
Lag 1 prosent, 5 prosent, 10 prosent og 50 prosent løsninger av sukker. Gjenta trinn 3 til 5 for å bestemme refraksjonsindeksene. Graf sukkerkonsentrasjonen i forhold til brytningsvinkelen. Sammenlign brytningsindeksene for kjente konsentrasjoner med brytningsindeksen som du beregnet i trinn 5. Beregn sukkerkonsentrasjonen for den ukjente løsningen.