IV prova di laboratorio: verifica della legge dei punti coniugati e delle leggi di Snell Set-up sperimentale.

Leggi della riflessione e della rifrazione o leggi di Snell

I raggi riflessi non hanno un punto di intersezione comune, ma divergono allontanandosi gli uni dagli altri. È come se provenissero da un punto I, nel senso che I è determinato dai prolungamenti ideali dei raggi divergenti. In questo caso si dice che I è un’immagine virtuale e non è possibile raccogliere tale immagine su uno schermo. O e I si dicono punti coniugati.

Le lenti sottili Lente: sistema ottico formato da un mezzo trasparente otticamente omogeneo, limitato da due superfici di cui una almeno sferica. Costruzione dell’immagine per una lente sottile. Il fascio passante per il centro della lente non subisce deviazioni, quello parallelo all’asse ottico viene deviato nel punto focale.

Punti focali di una lente

Convenzione sui segni

Le lenti sottili o o i i

Legge dei punti coniugati o equazione delle lenti sottili Questa equazione può anche essere riscritta nella forma: Distanza immagine (i) Lente convergente (f>0) i = f Distanza oggetto (o) o = f

Descrizione della prova di laboratorio I parte: misura della distanza focale di una lente sottile convergente e verifica della relazione dei punti coniugati

Scopo: verificare la legge dei punti coniugati classificare il tipo di immagine applicare le regole per la formazione delle immagini  Materiale: Sorgente luminosa (lampada) lente schermo asse ottico con scala graduata  

Procedimento:   Allineare i materiali: il filamento della lampadina deve essere sull’asse ottico della lente. Porre inizialmente la sorgente luminosa a una certa distanza dalla lente e lo schermo molto vicino alla lente. Allontanare gradualmente lo schermo osservando la macchia di luce che vi si forma. Riportare lo schermo dove la macchia ha le dimensioni minime, cercare la posizione dove l’immagine appare più nitida. Fare quindi la misura sperimentale di o (distanza oggetto) e di i (distanza immagine). Il valore di f è riportato sulla lente. Valutare le relative indeterminazioni: δo, δi. Provare con diversi valori di o e annotare i corrispondenti valori di i (massimo cinque - sei misure, quindi cinque - sei coppie di dati: o1 , o2 ,…. e i1 , i2 ,…).

Procedimento: Che posizione deve avere l'oggetto per formare un’immagine reale? Quando invece si forma un’immagine virtuale? Calcolare f e la relativa indeterminazione per ogni coppia di misure. Calcolare il valor medio di f e confrontarlo con quello riportato sulla lente.

orientazione immagine Verificare inoltre che:   posizione oggetto tipo immagine posizione immagine orientazione immagine dimensione relativa 2fo  reale fi2f capovolta ridotta o = 2f i = 2f stessa dim.ne fo2f 2fi  ingrandita o = f   _ o  f virtuale i o diritta  

Descrizione della prova di laboratorio II parte: verifica delle leggi di Snell Set-up sperimentale.

verificare le leggi della riflessione e della rifrazione II parte: verifica delle leggi di Snell Scopo: verificare le leggi della riflessione e della rifrazione calcolare l’indice di rifrazione del plexiglas. Materiale occorrente: 1 goniometro 1 oggetto di plexiglass semicircolare 1 lampada 1 generatore di tensione

Procedimento: Porre sul goniometro il corpo di plexiglass semicircolare e fare incidere un fascio collimato di luce sulla superficie piana del plexiglas in modo che incontri la superficie nel centro degli assi disegnati sul goniometro. Misurare gli angoli di incidenza, di riflessione e di rifrazione. Modificare la posizione della lampadina in modo che il raggio di luce incida con un’angolazione diversa, rispetto alla normale alla superficie del plexiglass nel punto di incidenza. Ripetere le misure dei tre angoli.

Procedimento: naria sena = nplex senb  nplex = sena / senb Ripetere la procedura alcune volte, misurando ogni volta gli angoli formati dai raggi incidente (a), riflesso (g) e rifratto (b) con la normale alla superficie nel punto di incidenza. Verificare che a=g. Calcolare, inoltre, l’indice di rifrazione del plexiglass, nplex, con la relativa indeterminazione, sapendo che l’indice di rifrazione dell’aria è naria=1. naria sena = nplex senb  nplex = sena / senb Calcolare, infine, il valor medio degli indici di rifrazione ottenuti sperimentalmente e l’errore assoluto associato, poi confrontarlo con il valore di n per il plexiglas tabulato: n=1.49±0.01. Discutere i risultati ottenuti. NB: Per calcolare l’indeterminazione su n è necessario esprimere a e b in radianti invece che in gradi.

Raccolta ed elaborazioni dati: (rad) Da  (°) Dg b (°) b Db sena Dsena sen b Dsen b sen a/sen b D(sen a/sen b)