Sisältö
Kun valonsäteet kulkevat ilmasta veteen, ne taipuvat, koska ilman taitekerroin eroaa veden taitekertoimesta. Toisin sanoen, valonsäteet kulkevat eri nopeudella ilmassa kuin vedessä. Snellsin laki kuvaa tätä ilmiötä tarjoamalla matemaattisen suhteen valonsäteiden tulokulman suhteessa veden läpi kulkevaan kohtisuoraan linjaan, molempien materiaalien taitekertoimet, joiden läpi valo kulkee, ja taitekulman, jolla valo kulkee veden läpi .
Mitä suurempi taitekerroin, sitä enemmän valo taipuu. Sokerivesi on tiheämpää kuin tavallinen vesi, joten sokerivedellä on suurempi taitekerroin kuin tavallisella vedellä. Käytämme tässä refraktion fysiikkaa veden sokeripitoisuuden mittaamiseen.
Tee ontto prisma mikroskooppilevyistä
Liimaa epoksilla neljän mikroskoopin diojen reunat suorakaiteen muotoiseksi prismaksi.
Aseta prisma viidennen suorakulmaisen mikroskoopin diojen päälle ja liimaa prisma objektilasille epoksilla.
Anna epoksin asettua yön yli.
Mittaa sokeriveden taitekerroin
Asenna kokeiluun. Peitä seinä paperilla, jotta merkinnät tehdään. Asenna laserosoitin siten, että sen säde on kohtisuorassa seinään nähden. Kiinnitä laserosoitin paikoilleen ja tarkista se säännöllisesti varmistaaksesi, että sen säde osuu jatkuvasti samaan kohtaan kulkiessaan ilman läpi.
Suuntaa lasersäde kohtisuoraan prisman läpi, kun se on tyhjä. Kun prisma on tyhjä, sädettä ei tule kääntää. Merkitse kohta, josta lasersäde osuu seinälle. Aseta paperi laserin alle ja merkitse kohta, jossa säde tuli prismaan (kahden pisteen tulisi yhdessä muodostaa suora viiva).
Täytä prisma nesteellä. Suuntaa lasersäde nesteellä täytetyn prisman läpi. Palkki osuu seinämään jonkin matkan päässä alkuperäisestä merkistä. Merkitse palkki. Mittaa näiden kahden pisteen välinen etäisyys, etäisyys A. Mittaa etäisyys prismasta seinään, etäisyys B.
Vaiheessa 3 mittaamiesi kahden etäisyyden avulla voit laskea kulman, jossa palkki osui seinään - toisin sanoen sen taitekulman prisman läpi kulkemisen jälkeen. Laske tämä kulma etsimällä käänteinen tangentti (etäisyys A jaettuna etäisyydellä B).
Määritä nesteesi taitekerroin käyttämällä Snells-lakia ja vaiheessa 4 laskettua kulmaa. Snellsin lain mukaan kahden materiaalin suhteellinen taitekerroin tai n2 / n1 (n2 = toisen materiaalin taitekerroin, n1 = ensimmäisen materiaalin taitekerroin) on yhtä suuri kuin tulokulman sini, jaettuna taitekulman sinillä. Kohdistat laserosoittimesi kohtisuoraan prismaan nähden, niin että kulmakulmasi on 90. Lasit taittumiskulman vaiheessa 4. Ja lopuksi ilman taitekerroin (n1) on 1.0003.
Luo sokeria 1, 5, 10 ja 50 prosenttia. Toista vaiheet 3–5 niiden taitekertoimen määrittämiseksi. Piirrä sokeripitoisuus suhteessa taitekulmaan. Vertaa tunnettujen pitoisuuksien taitekertoimia indeksi, jonka lasit vaiheessa 5. Arvioi sokeripitoisuus tuntemattomalle liuoksellesi.