Informazioni su questo esperimento
Dirigi un raggio luminoso verso l’interfaccia tra due materiali trasparenti. Regola l’angolo e gli indici di rifrazione per confrontare riflessione, rifrazione e riflessione totale interna. Entrambi gli angoli sono misurati rispetto alla normale, la retta perpendicolare all’interfaccia. La larghezza dei raggi indica schematicamente la potenza, mentre i valori numerici mostrano le frazioni calcolate.
Obiettivi di apprendimento
- Applica la legge della riflessione e la legge di Snell a un’interfaccia piana
- Prevedi se il raggio trasmesso viene deviato verso la normale o se ne allontana
- Individua l’angolo critico e le condizioni per la riflessione totale interna
Come si usa
- 1Imposta l’aria sopra il vetro e aumenta l’angolo di incidenza. Confronta gli angoli di incidenza e di rifrazione.
- 2Scambia i mezzi. Osserva come il raggio rifratto si allontana dalla normale.
- 3Scegli il preset di riflessione totale interna, quindi abbassa l’angolo al di sotto dell’angolo critico.
- 4Imposta entrambi gli indici di rifrazione allo stesso valore. Controlla la direzione del raggio e la potenza riflessa.
Il modello
Ipotesi
- Entrambi i mezzi sono omogenei, isotropi, non magnetici e trasparenti, senza assorbimento.
- L’interfaccia è piana e molto più grande della lunghezza d’onda. Diffrazione e rugosità superficiale sono trascurate.
- Gli indici di rifrazione sono reali e indipendenti dalla lunghezza d’onda. Le frazioni di potenza di Fresnel presuppongono luce non polarizzata.
Provalo in classe
- Q1Perché non esiste un angolo critico quando la luce passa dall’aria al vetro?
- Q2Per un vetro con indice 1,50 verso l’aria, stima l’angolo critico e verifica la tua stima.
- Q3A incidenza normale, un angolo di rifrazione pari a zero implica una potenza riflessa nulla?
Domande frequenti
Perché il raggio riflesso rimane quando avviene la rifrazione?
Su un’interfaccia tra indici di rifrazione diversi, in generale una parte della potenza incidente viene riflessa e una parte trasmessa. Le equazioni di Fresnel determinano tali frazioni.
Che cosa accade esattamente all’angolo critico?
La direzione limite trasmessa corre lungo l’interfaccia e forma un angolo di 90 gradi con la normale. Per un’interfaccia senza perdite, la potenza trasmessa normale all’interfaccia tende a zero. Al di sopra dell’angolo critico, in questo modello non esiste alcun raggio trasmesso propagante.