Invloed Van Dichtheid Op Brekingsindex (DEF-E)

Voor het vak DEF-E wilden wij laten zien dat de brekingsindex van het licht (n) in een vloeistof beinvloedt wordt door de dichtheid van het vloeistof. We waren geinspireerd door het idee van een refractometer, en hebben een opstelling gemaakt die lijkt op een grote versie van een refractometer waarin je duidelijk kunt zien wat de hoek van uitval van het licht is. Om het interactief te maken, hebben we ervoor gekozen om meerdere prismas te gebruiken zodat elke vloeistof gekozen kan worden om te testen met de opstelling, en de bedoeling is om zelf het karretje te verschuiven om het licht "op te vangen" en zo te zien dat de hoek van uitval echt verandert.

Voor de prisma:

1. 4x4 cm vierkantjes van plexiglas (3x)
2. Driehoek van plexiglas met zijdes van 4 cm
3. Eventueel: een deksel voor de prisma, dit kan met een tweede driehoek zoals hierboven.
4. PVC lijm

Voor de rest:

1. Plexiglas van 3 mm dikte, lasersnij apparaat nodig
2. Houtlijm
3. Lange kabels met krokodil connectie (2x)
4. Wasknijper
5. Laser (wij gebruiken een laser van Tru Components van 650 nm, maar elk monochromatische licht werkt.)
6. Spanningsbron
7. Vloeistoffen naar keus

Budget is toegevoegd in de bijlage, totale prijs van de onderdelen van de eindopstelling komt uit op 34,50 euro.

Laat 3 vierkanten lasersnijden van 3 mm dik plexiglas, met afmetingen van 4x4 cm. Laat van dit plexiglas ook 2 driehoeken lasersnijden met zijdes van 4 cm. Gebruik PVC lijm of andere geschikte, waterdichte lijm om de vierkanten boven op één driehoek te lijmen. Wacht tot dit goed gedroogd is, en verwijder vervolgens lijmresten van de zijkanten. Test of de prisma waterdicht is door het onder de kraan te houden, als dit niet zo is, gebruik meer lijm op de plekken waar het lekt en eventueel waterdichte kit (maar zorg dat je niet de zijkanten blokkeert).

Het tweede driehoekje is voor de deksel van de prisma, deze wordt niet vastgelijmd (en is sowieso optioneel).

De plaat vormt de basis waarop de prisma en de laser worden geplaatst, deze is gelaserd uit 3 mm plexiglas. Begin met het maken van een halve cirkel met een straal van 30 cm en een rechte basis, zodat je een soort D‑vormige plaat krijgt. Maak een driehoek van zijdes van 5 cm lang. Lijn de driehoek uit op het middelpunt van de halve cirkel, zodat de prisma exact in het centrum staat.

Onderaan de plaat, op dezelfde middenlijn, maak je een rechthoekige opening voor de laserhouder. Deze is net iets groter dan de voet van de houder, zodat hij er stevig in geklemd kan worden en de laserstraal precies op het prisma gericht blijft. (voeg later nieuwe foto toe)

De ontvanger (een schuifbaar scherm) toont duidelijk aan waar precies de hoek van uitval van het licht zich bevindt, deze is lasergesneden uit 3 mm MDF en ontworpen in het programma Inkscape, maar elk programma voldoet.

Lasersnijd een rechthoek van 60x30 mm met 4 kleine openingen erin van 3x5 mm. Deze openingen zijn om de stokken in te plaatsen die het scherm vastklemmen, aan elke kant van de rechthoek zijn er 2 openingen met 1 mm afstand ertussen voor het scherm (de file van het ontwerp is toegevoegd). Lasersnijd hiernaast ook vier stokken van 5x50 mm, dit alles van dezelfde 3 mm MDF.

Bevestig de stokken in de openingen met houtlijm, en wacht tot deze gedroogd is. Teken vervolgens op een dik vel wit papier van ongeveer 5x4 cm een rechte lijn exact in het midden om een 'doelwit' voor de laser te creëeren. Schuif het papier tussen de stokjes en zorg dat het goed vast blijft zitten, eventueel met lijm.

Stel de afmetingen van de desbetreffende laser af (radius en lengte). Ga vervolgens te werk in het progamma rhinoscape om de laserhouder te ontwerpen. Het is hierbij belangrijk dat het ontwerp stabiel staat. Denk bijvoorbeeld aan een systeem waarbij de onderkant een stuk langer is dan het bovendeel. Snij daarna in het bovendeel een cylindervorm waar de laser in kan, geef speling zodat de laser met zekerheid past.

Stuur nadat het ontwerp af is de file naar de 3d printer om je ontwerp te printen. Na printen kan het handig zijn om de laser secuur te houden met een stukje tape.

Leg de schijf neer en plaats een prisma zonder vloeistof in het driehoekje van de schijf. Plaats de laserhouder met de gekozen laser in de rechthoek van de schijf gemaakt hiervoor. Plaats het karretje aan de rand van de schijf, deze moet soepel kunnen schuiven om de schijf heen. Verbind met krokodil kabels (het liefst lange zodat je geen elektronica dichtbij de prisma met vloeistoffen hebt) de laser aan een spanningsbron. Zet hier niet meer dan 3 V op en kijk nooit direct in de laser. Bij de lege prisma zou de laser ongeveer een rechte lijn moeten volgen. Vervang nu de prisma met je andere prismas gevuld met vloeistoffen en ervaar hoe het licht anders afbuigt! (voeg later nieuwe foto toe)