Laboratorio di onde II anno CdL in Fisica

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1 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 una singola feritoia 2. Verificare l allineamento del fascio prodotto dalla sorgente con il goniometro (il fascio luminoso deve attraversare il goniometro illuminando l asse corrispondente a un angolo pari a 0 ) 3. Mettere in posizione il semicilindro facendo attenzione a far combaciare il suo bordo con il perimetro tracciato sul goniometro, Ruotare il goniometro facendo attenzione a non spostarlo 1

2 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 θi = 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 semicilindro trasparente. 2. Qual è il valore dell angolo critico nei due casi a) e b)? 3. Si osserva qualche fenomeno che mostri una dipendenza della velocità della luce visibile nel semicilindro trasparente dal colore? 2

3 Tabelle Dati (Fascio incidente sul lato piano) (Fascio incidente sul lato curvo) θi ( ) θrifr ( ) θrifl ( ) θi ( ) θrifr ( ) θrifl ( ) 3

4 Tabelle di riferimento Materiale Indice di rifrazione medio per la luce visibile Argento 0,18 Oro 0,47 Elio 1, Idrogeno (gas) 1, Acqua (gas) 1,0002 Ossigeno (gas) 1, Argon 1, Aria 1, Azoto (gas) 1, Anidride Carbonica (gas) 1, Cloro (gas) 1, 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 Calcite 1,486 Corallo 1,486 Onice 1,486 Ossidiana 1,489 Vetro, Albite 1,4890 Moldavite 1,500 Plexiglas 1,50 Benzene 1,501 Dolomite 1,503 Leucite 1,509 Ferro 1,51 Gesso 1,510 Magnesite 1,515 Vetro, Crown, Zinc 1,517 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 1,561 cambiamento continuo Feldspato Labradorite 1,565 Smeraldo, Synth idro 1,568 Anidrite 1,571 Smeraldo 1,576 Acquamarina 1,577 Berillo 1,577 Vetro, Silicio, Light 1,58038 Schiuma di stirolo 1,595 Tremolite 1,600 Giada, Nefrite 1,610 Topazio Blu 1,610 Turchese 1,610 Mercurio (liq) 1,62 Topazio 1,620 Topazio Giallo 1,620 Topazio Rosa 1,620 Celestite 1,622 Vetro, Silicio, Medium 1,

5 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, 1,80 Lanthanum 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 Diamante 2,417 Cromo Rosso 2,42 Anatasio (Octaedrite) 2,490 Acciaio 2,50 Rutilo 2,62 Rame, Ossidato 2,705 Selenio Amorfo 2,92 Ematite 2,940 Bicromato di potassio 2,97 Cristallo di Iodio 3,34 Silicio 4,24 5

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