Laboratorio di onde II anno CdL in Fisica

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Laboratorio di onde II anno CdL in Fisica

Misura 6 – Materiali e rifrazione

L’obiettivo è individuare il materiale che costituisce un oggetto trasparente alla luce visibile studiando la rifrazione di un fascio luminoso all’interfaccia fra il materiale e l’aria.

Premessa

Passando da un mezzo a un altro, le onde possono cambiare la loro velocità di propagazione. Se la velocità diminuisce (aumenta), la direzione di propagazione delle onde devierà verso la (allontanandosi dalla) normale alla superficie di separazione come mostrato in figura. Questo fenomeno, detto rifrazione, avviene in dipendenza dall’indice di rifrazione dei due mezzi.

Altri fenomeni legati al passaggio di un fascio luminoso attraverso l’interfaccia fra due mezzi ad indice di rifrazione diverso sono la riflessione totale (ottenuta oltre l’angolo critico) e la rifrazione totale (se un'onda polarizzata con campo magnetico perpendicolare al piano identificato dalla direzione di propagazione e dalla normale all'interfaccia incide all'angolo di Brewster su una superficie).

Strumenti e materiali necessari

• Banco ottico

• Tavola rotante goniometrica

• Semicilindro trasparente

Impostazioni dell’apparato

1. Accendere la sorgente luminosa verificando che la manopola sia posta in modo da selezionare

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dalla posizione in cui è stato posto nel passo precedente (ruotare la tavola goniometrica tenendola dai bordi): se l’allineamento e la posizione del semicilindro trasparente sono corrette il fascio incidendo a 0° il fascio non subisce deviazioni mentre a 90° sfiora il bordo piatto del semicilindro.

Misura

a) Ruotare la tavola goniometrica in modo che il raggio incida sulla faccia piana del semicilindro a incidenza θ

ⁱ⁼

0°. Partendo da questa posizione ruotare la tavoletta di 5° alla volta fino a 90°

riportando in tabella l’angolo del fascio rifratto e quello del fascio riflesso (se apprezzabile) ed i relativi errori.

b) Ripetere la misura precedente partendo dalla condizione di incidenza a 0° sulla superficie curva del semicilindro riportando in tabella l’angolo del fascio rifratto e quello del fascio riflesso ed i relativi errori.

Elaborazione

1. Elaborare liberamente i dati ottenuti in moda da determinare il materiale che costituisce il

90°

0°

90°

0°

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Tabelle Dati

(Fascio incidente sul lato piano) (Fascio incidente sul lato curvo) θ

ⁱ^(°)

θ

^rifr^(°)

θ

^rifl^(°)

θ

ⁱ^(°)

θ

^rifr^(°)

θ

^rifl^(°)

± ± ± ± ± ±

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Tabelle di riferimento

Materiale Indice di rifrazione

medio per la luce visibile

Argento 0,18

Oro 0,47

Elio 1,000036

Idrogeno (gas) 1,000140

Acqua (gas) 1,0002

Ossigeno (gas) 1,000276

Argon 1,000281

Aria 1,0002926

Azoto (gas) 1,000297

Anidride Carbonica (gas) 1,000449

Cloro (gas) 1,000768

Idrogeno (liquido) 1,0974

Rame 1,10

Bronzo 1,18

Azoto (liquido) 1,2053 Ossigeno (liquido) 1,221

Ghiaccio 1,309

Acqua 100'C 1,31819

Alcool 1,329

Metanolo 1,329

Acqua 35'C 1,33157

Acqua 20'C 1,33335

Teflon 1,35

Acetone 1,36

Alcool Etilico 1,36

Etanolo 1,36

Cloro (liquido) 1,385

Fluorite 1,434

Alluminio 1,44

Opale 1,450

Quarzo Fuso 1,45843

Plastica 1,460

Tetracloruro di Carbonio 1,460

Formica 1,47

Acquaragia, trementina 1,472

Glicerina 1,473

Vetro, 1,51714

Gomma Naturale 1,5191

Vetro, Crown 1,520

Adularia 1,525

Feldspato Albite 1,525 Feldspato Amazonite 1,525 Feldspato Microcline 1,525 Feldspato Orthoclase 1,525

Aragonite 1,530

Conchiglia 1,530

Nylon 1,53

Perla 1,530

Sepiolite 1,530

Feldspato Adventurine 1,532 Pietra di luna, Albite 1,535 Feldspato Oligoclase 1,539

Steatite 1,539

Agata Muschiata 1,540

Avorio 1,540

Diaspro 1,540

Agata 1,544

Ametista 1,544

Cloruro di Sodio 1,544 Occhio di Tigre 1,544

Quarzo 1,544

Roccia Salina 1,544

Ambra 1,546

Iolite 1,548

Citrino 1,550

Polistilene 1,55

Berillonite 1,553

Serpentina 1,560

Smeraldo, Synth cambiamento continuo

1,561 Feldspato Labradorite 1,565 Smeraldo, Synth idro 1,568

Anidrite 1,571

Smeraldo 1,576

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Disolfuro di Carbonio 1,628 Topazio Bianco 1,630

Apatite 1,632

Asfaltite 1,635

Barite (Solfato di Bario) 1,636

Andalusite 1,641

Malachite 1,655

Vetro, Silicio, Heavy 1,65548

Ebonite 1,66

Gaietto 1,660

Vetro, Silicio, Dense 1,66

Bromo (liq) 1,661

Olivina 1,670

Tanzanite 1,691

Cobalto Viola 1,71

Spinello 1,712

Cianite 1,715

Azzurrite 1,730

Spinello sintetico 1,730 Granato, Grossular 1,738

Cobalto Blu 1,74

Periclasio 1,740

Alessandrite 1,745

Granato, Hessonite 1,745

Benitoite 1,757

Granato, Almandine 1,760 Granato, Rhodolite 1,760

Rubino 1,760

Zaffiro 1,760

Corindone 1,766

Granato, Almandite 1,790 Vetro, Silicio,

Lanthanum

1,80 Zircone, basso 1,800

Cerussite 1,804

Granato, Spessartite 1,810

Pirite 1,810

Granato, Andradite 1,820 Granato, Demantoid 1,880 Vetro, Silicio, Heaviest 1,89

Zircone, alto 1,960

Zolfo 1,960

Cobalto Verde 1,97

Cassiterite 1,997

Cristallo 2,00

Grafite 2,01

Tantalite 2,240

Cromo Giallo 2,31

Cromo Verde 2,4

Stronzio Titanato 2,410

Rame, Ossidato 2,705 Selenio Amorfo 2,92

Ematite 2,940

Bicromato di potassio 2,97 Cristallo di Iodio 3,34

Silicio 4,24