Determinazione dell'indice di rifrazione di alcune sostanze

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Categoria:	Fisica
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Liceo Scientifico G. Marconi Laboratorio di Fisica

Classe: 2°C - Corso Sperimentale

ESPERIENZA N°3
“Determinazione dell’indice di rifrazione di alcune sostanze”
Scopo
Determinare l’indice di rifrazione assoluta di alcune sostanze

Materiali Usati
Proiettore – alimentatore da 12v – cavi di collegamento – carta – contenitore di liquidi – liquidi vari: acqua, olio, glicerina, alcol – solidi: vetro, plexiglas – righello – goniometro di carta.

Procedimento
Innanzitutto bisogna collocare il liquido o il solido in questione parallelo alla normale del goniometro, successivamente bisogna spostare il proiettore per far si che incida con l’elemento con un angolo diverso ogni volta e che passi per il punto di contatto tra la normale e il mezzo. Una volta trovato l’angolo d’incidenza necessario bisogna prolungare con il righello il raggio di rifrazione all’interno del solido per poterlo misurare.
I valori misurati dei diversi angoli d’incidenza con i rispettivi angoli di rifrazione ed indici di rifrazioni dei materiali assegnati sono stati riportati nelle tabelle qui in seguito:

Vetro
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
6
0.17
0.10
20
12
0.34
0.21
30
18
0.5
0.31
40
23
0.64
0.39
Indice di rifrazione assoluto (nv) = sen i / sen r / 1.62
Plexiglas
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
7
0.17
0.12
20
13
0.34
0.24
30
20
0.5
0.34
40
26
0.64
0.43
Indice di rifrazione assoluto (np) = sen i / sen r / 1.42
Olio
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
5
0.17
0.09
20
12
0.34
0.21
30
15
0.5
0.26
40
25
0.64
0.42
Indice di rifrazione assoluto (no) = sen i / sen r = 1.73

Acqua
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
5
0.17
0.09
20
10
0.34
0.17
30
15
0.5
0.26
40
25
0.64
0.42
Indice di rifrazione assoluto (naq) = sen i / sen r = 1.35

Alcol
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
10
0.17
0.17
20
17
0.34
0.12
30
38
0.5
0.61
40
39
0.64
0.63
Indice di rifrazione assoluto (nal) = sen i / sen r = 1.36

Glicerina
Angolo d’incidenza (i)
Angolo di rifrazione(r)
Seno di i
Seno di r
10
8
0.17
0.14
20
15
0.34
0.26
30
23
0.5
0.39
40
28
0.64
0.47
Indice di rifrazione assoluto (ng) = sen i / sen r = 1.44

Commento
L’esperienza di per se non comporta notevoli difficoltà, ma dal momento che la visibilità era poca e il raggio rifratto doveva essere prolungato da noi, la possibilità di errore è molto alta.
Non sempre il rapporto tra il raggio incidente e il raggio rifratto è costante per tutte le misurazioni, quindi abbiamo indicato come indice di rifrazione assoluto (assoluto perché l’indice di rifrazione dell’aria è inteso come “l’n del vuoto”) del mezzo la media dei valori calcolati.
Abbiamo verificato che un raggio di luce, passando da un mezzo meno denso a uno più denso, si avvicina alla normale e se ne riallontana dopo la riemersione in aria.
Convenzionalmente si assume che il secondo mezzo sia più denso del primo (per esempio nel caso del passaggio della luce tra l'aria e il vetro), ma se invertiamo la formula sin i / sin r = n e consideriamo più denso il primo dei due mezzi, ci accorgiamo che il pennellino di luce non può incidere oltre un certo angolo, chiamato angolo limite. In questo caso il raggio rifratto riemerge parallelamente alla superficie, ossia a 90° con la normale. Se l'incidenza sulla superficie di separazione tra il mezzo più denso e quello meno denso avviene sotto un angolo maggiore di quello limite, il raggio rifratto manca e si ha il fenomeno della riflessione totale.