Indhold
Når lysstråler passerer fra luft til vand, bøjer de sig, fordi brydningsindekset for luft er forskelligt fra brydningsindekset for vand. Med andre ord, lysstråler bevæger sig med en anden hastighed i luften end i vand. Snells-loven beskriver dette fænomen og tilvejebringer et matematisk forhold mellem lysstrålerne af forekomsten i forhold til en vinkelret linje, der løber gennem vandet, brydningsindekserne for begge materialer, gennem hvilke lyset bevæger sig, og den brydningsvinkel, hvormed lyset bevæger sig gennem vandet .
Jo større brydningsindeks, jo mere bøjes lyset. Sukkervand er tættere end almindeligt vand, så sukkervand har et højere brydningsindeks end almindeligt vand. Her vil vi bruge refraktionens fysik til at måle sukkerindholdet i vand.
Lav et hul prisme fra mikroskopglas
Brug epoxy til at lime sammen kanterne på fire mikroskopglas for at fremstille et rektangulært prisme.
Placer prismet oven på et femte rektangulært mikroskopglas, og lim prismet på objektglaset ved hjælp af epoxy.
Lad epoxy indstille natten over.
Mål indekset for brydning af sukkervandet
Konfigurer til eksperimentering. Dæk en væg med papir for at gøre markeringer på. Sæt laserpegeren op, så dens stråle er vinkelret på væggen. Fastgør laserpekeren på plads og kontroller den med jævne mellemrum for at sikre, at dens stråle konsekvent rammer det samme sted, når den passerer gennem luften.
Mål laserstrålen vinkelret på prisme, når den er tom. Når prismet er tomt, bør strålen ikke ledes. Marker stedet, hvor laserstrålen rammer på væggen. Anbring et stykke papir under laseren og markér det punkt, hvor bjælken kom ind i prisme (de to pletter tilsammen skulle danne en lige linje).
Fyld prisme med væske. Ret laserstrålen gennem det væskefyldte prisme. Strålen rammer væggen et stykke fra det originale mærke. Marker bjælken. Mål afstanden mellem disse to pletter, afstand A. Mål afstanden fra prisme til væg, afstand B.
Med de to afstande, som du målte i trin 3, kan du beregne den vinkel, hvormed strålen rammer væggen - med andre ord dens brydningsvinkel efter passering gennem prismet. Beregn denne vinkel ved at finde den inverse tangens af (afstand A divideret med afstand B).
Brug Snells-loven sammen med den vinkel, du har beregnet i trin 4, til at bestemme brydningsindekset for din væske. I henhold til Snells-loven er det relative brydningsindeks for to materialer eller n2 / n1 (n2 = brydningsindeks for det andet materiale, n1 = brydningsindeks for det første materiale) lig med sinus for indfaldsvinklen, divideret med sinussen af brydningsvinklen. Du sikter din laserpeger vinkelret på prisme, så din forekomstsvinkel er 90. Du beregnet din brydningsvinkel i trin 4. Og til sidst er brydningsindekset for luft (n1) 1.0003.
Opret 1 procent, 5 procent, 10 procent og 50 procent opløsninger af sukker. Gentag trin 3 til 5 for at bestemme deres brydningsindeks. Graf sukkerkoncentrationen mod refraktionsvinklen. Sammenlign dine brydningsindekser for kendte koncentrationer med brydningsindekset, som du beregnet i trin 5. Beregn sukkerkoncentrationen for din ukendte opløsning.