Περιεχόμενο
- Κάντε ένα κοίλο πρίσμα από τις μικροσκοπικές διαφάνειες
- Μετρήστε τον δείκτη διάθλασης του νερού ζάχαρης
- Προειδοποιήσεις
Όταν οι ακτίνες φωτός περνούν από τον αέρα μέσα στο νερό, κάμπτονται, επειδή ο δείκτης διάθλασης του αέρα είναι διαφορετικός από τον δείκτη διάθλασης του νερού. Με άλλα λόγια, οι ακτίνες φωτός ταξιδεύουν με διαφορετική ταχύτητα στον αέρα από ό, τι στο νερό. Ο νόμος Snells περιγράφει αυτό το φαινόμενο, παρέχοντας μια μαθηματική σχέση μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης των ακτίνων φωτός σε σχέση με την κάθετη γραμμή που διέρχεται από το νερό, τους δείκτες διάθλασης και των δύο υλικών μέσω των οποίων διέρχεται το φως και τη διαθλαστική γωνία στην οποία περνά το φως .
Όσο μεγαλύτερος είναι ο δείκτης διάθλασης, τόσο περισσότερο στρέφεται το φως. Το νερό ζάχαρης είναι πυκνότερο από το απλό νερό, συνεπώς το νερό ζάχαρης έχει υψηλότερο δείκτη διάθλασης από το απλό νερό. Εδώ, θα χρησιμοποιήσουμε τη φυσική της διάθλασης για να μετρήσουμε την περιεκτικότητα σε ζάχαρη του νερού.
Κάντε ένα κοίλο πρίσμα από τις μικροσκοπικές διαφάνειες
Χρησιμοποιήστε εποξικό για να κολλήσετε τις άκρες των τεσσάρων διαφανειών μικροσκοπίου για να δημιουργήσετε ένα ορθογώνιο πρίσμα.
Τοποθετήστε το πρίσμα στην κορυφή μιας πέμπτης ορθογώνιας ολίσθησης μικροσκοπίου και κολλήστε το πρίσμα στη διαφάνεια χρησιμοποιώντας εποξειδική.
Αφήστε το επόξυ να ορίσει μια μέρα στην άλλη.
Μετρήστε τον δείκτη διάθλασης του νερού ζάχαρης
Ρύθμιση για πειραματισμό. Καλύψτε έναν τοίχο με χαρτί για να κάνετε σήμανση. Τοποθετήστε το δείκτη λέιζερ έτσι ώστε η δοκός του να είναι κάθετη στον τοίχο. Στερεώστε τον δείκτη λέιζερ στη θέση του και ελέγξτε τον περιοδικά για να βεβαιωθείτε ότι η δέσμη του ακουμπά σταθερά στο ίδιο σημείο όταν διέρχεται από τον αέρα.
Στρέψτε τη δέσμη λέιζερ κάθετα μέσα από το πρίσμα όταν είναι άδεια. Όταν το πρίσμα είναι άδειο, η ακτίνα δεν πρέπει να εκτραπεί. Σημειώστε το σημείο όπου η δέσμη λέιζερ χτυπά στον τοίχο. Τοποθετήστε ένα κομμάτι χαρτί κάτω από το λέιζερ και σημειώστε το σημείο στο οποίο εισήλθε η ακτίνα στο πρίσμα (τα δύο σημεία μαζί θα πρέπει να σχηματίζουν μια ευθεία γραμμή).
Γεμίστε το πρίσμα με υγρό. Στρέψτε τη δέσμη λέιζερ μέσω του πρίσματος που έχει πληρωθεί με υγρό. Η δέσμη θα χτυπήσει τον τοίχο σε κάποια απόσταση από το αρχικό σημάδι. Σημειώστε τη δέσμη. Μετρήστε την απόσταση μεταξύ αυτών των δύο σημείων, απόσταση Α. Μετρήστε την απόσταση από το πρίσμα στον τοίχο, την απόσταση Β.
Με τις δύο αποστάσεις που μετρήσατε στο Βήμα 3, μπορείτε να υπολογίσετε τη γωνία με την οποία η δέσμη χτύπησε τον τοίχο - με άλλα λόγια, τη γωνία της διάθλασης μετά τη διέλευση από το πρίσμα. Υπολογίστε αυτή τη γωνία βρίσκοντας την αντίστροφη εφαπτομένη της (απόσταση A διαιρούμενη με την απόσταση Β).
Χρησιμοποιήστε το νόμο Snells, μαζί με τη γωνία που υπολογίσατε στο Βήμα 4, για να καθορίσετε τον δείκτη διάθλασης του υγρού σας. Σύμφωνα με το νόμο Snells, ο σχετικός δείκτης διάθλασης δύο υλικών ή n2 / n1 (n2 = δείκτης διάθλασης του δεύτερου υλικού, n1 = δείκτης διάθλασης του πρώτου υλικού) είναι ίσος με το ημίτονο της γωνίας επίπτωσης, διαιρούμενο με το ημίτονο της γωνίας διάθλασης. Στοχεύετε τον δείκτη λέιζερ κάθετα στο πρίσμα, οπότε η γωνία πρόσπτωσής σας είναι 90. Υπολογίσατε τη γωνία ανάκλασης στο Βήμα 4. Και τέλος, ο δείκτης διάθλασης του αέρα (n1) είναι 1.0003.
Δημιουργήστε 1%, 5%, 10% και 50% διαλύματα ζάχαρης. Επαναλάβετε τα βήματα 3 έως 5 για να καθορίσετε τους δείκτες διάθλασης. Γράψτε τη συγκέντρωση σακχάρου σε σχέση με τη γωνία διάθλασης. Συγκρίνετε τους δείκτες διάθλασης για γνωστές συγκεντρώσεις στον δείκτη διάθλασης που υπολογίσατε στο Βήμα 5. Εκτιμήστε τη συγκέντρωση σακχάρου για την άγνωστη λύση.