Obsah
Keď svetelné lúče prechádzajú zo vzduchu do vody, ohýbajú sa, pretože index lomu vzduchu sa líši od indexu lomu vody. Inými slovami, svetelné lúče sa pohybujú vo vzduchu inou rýchlosťou ako vo vode. Snellsov zákon opisuje tento jav, poskytujúc matematický vzťah medzi uhlom dopadu svetelného lúča vzhľadom na kolmú čiaru pretekajúcou vodou, indexmi lomu oboch materiálov, ktorými svetlo prechádza, a uhlom lomu, ktorým svetlo prechádza vodou ,
Čím väčší je index lomu, tým viac sa svetlo ohýba. Cukrová voda je hustejšia ako obyčajná voda, takže cukrová voda má vyšší index lomu ako obyčajná voda. Tu použijeme fyziku lomu na meranie obsahu cukru vo vode.
Vytvorte dutý hranol z mikroskopických podložných sklíčok
Pomocou epoxidu zlepte okraje štyroch podložných sklíčok mikroskopu a vytvorte obdĺžnikový hranol.
Hranol položte na vrch piateho pravouhlého sklíčka mikroskopu a prilepte hranol na sklíčko pomocou epoxidu.
Nechajte epoxid usadiť cez noc.
Zmerajte index lomu cukrovej vody
Pripravený na experimentovanie. Zakryte stenu papierom, aby ste na ňu mohli byť označení. Umiestnite laserové ukazovátko tak, aby jeho lúč bol kolmý na stenu. Upevnite laserové ukazovátko na svoje miesto a pravidelne ho kontrolujte, aby ste sa uistili, že jeho lúč neustále prechádza vzduchom.
Keď je laserový lúč prázdny, nasmerujte ho kolmo cez hranol. Ak je hranol prázdny, lúč by nemal byť odklonený. Označte miesto, kde laserový lúč narazí na stenu. Pod laser umiestnite kúsok papiera a označte bod, v ktorom lúč vstúpil do hranolu (tieto dve miesta by mali spolu tvoriť priamku).
Naplňte hranol tekutinou. Nasmerujte laserový lúč cez hranol naplnený kvapalinou. Lúč dopadne na stenu v určitej vzdialenosti od pôvodnej značky. Označte lúč. Zmerajte vzdialenosť medzi týmito dvoma bodmi, vzdialenosť A. Zmerajte vzdialenosť od hranolu k stene, vzdialenosť B.
S dvoma vzdialenosťami, ktoré ste zmerali v kroku 3, môžete vypočítať uhol, pod ktorým lúč dopadol na stenu - inými slovami, jeho uhol lomu po prejdení hranolom. Vypočítajte tento uhol nájdením inverznej dotyčnice (vzdialenosť A delená vzdialenosťou B).
Na určenie indexu lomu kvapaliny použite zákon Snells spolu s uhlom, ktorý ste vypočítali v kroku 4. Podľa Snellsovho zákona je relatívny index lomu dvoch materiálov alebo n2 / n1 (n2 = index lomu druhého materiálu, n1 = index lomu prvého materiálu) rovný sine uhla dopadu, delené sínusom uhla lomu. Nasmerujete laserové ukazovátko kolmo na hranol, takže uhol dopadu je 90. V kroku 4 ste vypočítali uhol lomu. A nakoniec index lomu vzduchu (n1) je 1 0003.
Vytvorte 1%, 5%, 10% a 50% roztoky cukru. Opakujte kroky 3 až 5, aby ste stanovili ich indexy lomu. Graf koncentrácie cukru v závislosti na uhle lomu. Porovnajte svoje indexy lomu pre známe koncentrácie s indexom lomu, ktorý ste vypočítali v kroku 5. Odhadnite koncentráciu cukru pre neznámy roztok.