Lorsque les rayons lumineux passent de l'air à l'eau, ils se courbent parce que l'indice de réfraction de l'air est différent de l'indice de réfraction de l'eau. En d'autres termes, les rayons lumineux voyagent à une vitesse différente de celle de l'eau. La loi de Snell décrit ce phénomène, fournissant une relation mathématique entre l'angle d'incidence du rayon lumineux par rapport à une ligne perpendiculaire traversant l'eau, les indices de réfraction des deux matériaux traversés par la lumière et l'angle de réfraction .

Plus l'indice de réfraction est grand, plus la lumière fléchit. L'eau sucrée est plus dense que l'eau ordinaire, de sorte que l'eau sucrée a un indice de réfraction plus élevé que l'eau ordinaire. Ici, nous utiliserons la physique de la réfraction pour mesurer la teneur en sucre de l'eau.

Faire un prisme creux à partir de lames de microscope

Utilisez de l'époxy pour coller ensemble les bords de quatre lames de microscope Prisme rectangulaire.

Placer le prisme au-dessus d'une cinquième lame de microscope rectangulaire, et coller le prisme sur la lame à l'aide d'époxy.

Permettre à l'époxy de durcir pendant la nuit.

Mesurer l'indice de réfraction de l'eau sucrée

Mettre en place pour l'expérimentation. Couvrir un mur avec du papier pour faire des marques sur. Réglez le pointeur laser de sorte que son faisceau est perpendiculaire au mur. Fixez le pointeur laser en place et vérifiez-le régulièrement pour vous assurer que son faisceau atteint constamment le même point lors du passage de l'air.

Dirigez le faisceau laser perpendiculairement à travers le prisme lorsqu'il est vide. Lorsque le prisme est vide, le faisceau ne doit pas être dévié. Marquez l'endroit où le faisceau laser frappe sur le mur. Placez un morceau de papier sous le laser et marquez le point où le faisceau est entré dans le prisme (les deux points, ensemble, devraient former une ligne droite.)

Remplissez le prisme de liquide. Dirigez le rayon laser à travers le prisme rempli de liquide. Le faisceau va frapper le mur à une certaine distance de la marque d'origine. Marquez le faisceau. Mesurez la distance entre ces deux points, distance A. Mesurez la distance entre le prisme et le mur, distance B.

Avec les deux distances que vous avez mesurées à l'étape 3, vous pouvez calculer l'angle auquel le faisceau frapper le mur - en d'autres termes, son angle de réfraction après avoir traversé le prisme. Calculez cet angle en trouvant la tangente inverse de (distance A divisée par la distance B).

Utilisez la loi de Snell, ainsi que l'angle que vous avez calculé à l'étape 4, pour déterminer l'indice de réfraction de votre liquide. Selon la loi de Snell, l'indice de réfraction relatif de deux matériaux, ou n2 /n1 (n2 = indice de réfraction du second matériau, n1 = indice de réfraction du premier matériau) est égal au sinus de l'angle d'incidence, divisé par le sinus de l'angle de réfraction. Vous pointez votre pointeur laser perpendiculairement au prisme, donc votre angle d'incidence est de 90. Vous avez calculé votre angle de réfraction à l'étape 4. Enfin, l'indice de réfraction de l'air (n1) est de 1.0003.

Créez des solutions à 1%, 5%, 10% et 50% de sucre. Répétez les étapes 3 à 5 pour déterminer leurs indices de réfraction. Représentation graphique de la concentration en sucre par rapport à l'angle de réfraction Comparez vos indices de réfraction pour les concentrations connues à l'indice de réfraction que vous avez calculé à l'étape 5. Estimez la concentration de sucre pour votre solution inconnue.

Avertissement

Même les lasers de puissance minimale peuvent causer des problèmes oculaires. dommage. Familiarisez-vous avec une utilisation sûre du laser avant de tenter cette expérience.