Quando os raios de luz passam do ar para a água, eles se dobram, porque o índice de refração do ar é diferente do índice de refração da água. Em outras palavras, os raios de luz viajam a uma velocidade diferente no ar do que na água. A lei de Snell descreve esse fenômeno, fornecendo uma relação matemática entre o ângulo de incidência do raio de luz em relação a uma linha perpendicular que atravessa a água, os índices de refração de ambos os materiais pelos quais a luz viaja e o ângulo de refração no qual a luz viaja através da água

Quanto maior o índice de refração, mais a luz se dobra. A água açucarada é mais densa que a água comum, de modo que a água açucarada tem um índice de refração mais alto que a água pura. Aqui, vamos usar a física de refração para medir o teor de açúcar da água.

Faça um prisma oco a partir de lâminas de microscópio

Use epóxi para unir as bordas de quatro lâminas de microscópio para fazer um prisma retangular.

Coloque o prisma no topo de uma quinta lâmina de microscópio retangular e cole o prisma ao slide usando epóxi.

Deixe o epóxi definir durante a noite.

Meça o Índice de Refração da Água de Açúcar

Configure para experimentação. Cubra uma parede com papel para fazer marcações. Configure o ponteiro laser de forma que seu raio fique perpendicular à parede. Fixe o ponteiro laser no lugar e verifique-o periodicamente para garantir que o seu feixe bate consistentemente no mesmo ponto ao passar pelo ar.

Aponte o feixe de laser perpendicularmente ao prisma quando ele estiver vazio. Quando o prisma está vazio, o feixe não deve ser desviado. Marque o local onde o feixe de laser atinge a parede. Coloque um pedaço de papel sob o laser e marque o ponto em que o raio entrou no prisma (os dois pontos, juntos, devem formar uma linha reta).

Encha o prisma com líquido. Aponte o feixe de laser através do prisma preenchido com líquido. O feixe atingirá a parede a certa distância da marca original. Marque o raio. Meça a distância entre esses dois pontos, a distância A. Meça a distância do prisma até a parede, distância B.

Com as duas distâncias que você mediu no Passo 3, você pode calcular o ângulo em que o feixe bater na parede - em outras palavras, seu ângulo de refração depois de passar pelo prisma. Calcule esse ângulo encontrando a tangente inversa de (distância A dividida pela distância B).

Use a lei de Snell, junto com o ângulo que você calculou no Passo 4, para determinar o índice de refração de seu líquido. De acordo com a lei de Snell, o índice relativo de refração de dois materiais, ou n2 /n1 (n2 = índice de refração do segundo material, n1 = índice de refração do primeiro material) é igual ao seno do ângulo de incidência, dividido pelo seno do ângulo de refração. Você está apontando o ponteiro laser perpendicularmente ao prisma, então seu ângulo de incidência é 90. Você calculou seu ângulo de refração na Etapa 4. E, finalmente, o índice de refração do ar (n1) é 1.0003.

Crie 1%, 5%, 10% e 50% de soluções de açúcar. Repita as etapas de 3 a 5 para determinar seus índices de refração. Gráfico da concentração de açúcar versus o ângulo de refração. Compare seus índices de refração para concentrações conhecidas com o índice de refração que você calculou no Passo 5. Estime a concentração de açúcar para sua solução desconhecida.

Aviso

Mesmo os lasers de potência mínima podem causar olho danificar. Familiarize-se com o uso seguro do laser antes de tentar este experimento.