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.

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.

Le lenti sottiliLente: sistema ottico formato da un mezzo trasparente otticamente omogeneo, limitato da due superfici di cui una almeno sferica.

Punti focali di una lente

Convenzione sui segni

Le lenti sottili

o io i

Legge dei punti coniugati o equazione delle lenti sottili

fio

111

Questa equazione può anche essere riscritta nella forma: fo

ofi

Distanza immagine (i)

Distanza oggetto (o)

i = f

o = f

Lente convergente (f>0)

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

Scopo:

1. verificare la legge dei punti coniugati

2. classificare il tipo di immagine

3. applicare le regole per la formazione delle immagini 

Materiale:

1. Sorgente luminosa (lampada)

2. lente

3. schermo

4. 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.

Verificare inoltre che:  

posizione oggetto

tipo immagine

posizione immagine

orientazione

immagine

dimensione relativa

2fo reale fi2f capovolta ridotta

o = 2f realei = 2f

capovolta stessa dim.ne

fo2f reale 2fi capovolta ingrandita

o = f reale _ _

o f virtuale i o diritta ingrandita

 

Descrizione della prova di laboratorioII parte: verifica delle leggi di Snell

Set-up sperimentale.

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:

Ripetere la procedura alcune volte, misurando ogni volta gli angoli formati dai raggi incidente (, riflesso ( e rifratto ( con la normale alla superficie nel punto di incidenza.

Verificare che =.

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 sen = nplex sen nplex = sen / sen 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 e in radianti invece che in gradi.

Raccolta ed elaborazioni dati:

(°)

rad

(°)

(°)

rad

sen sen sen sen sen /sen sen /sen )