La rifrazione è quel fenomeno per cui, quando la luce attraversa la superficie di separazione fra due sostanze trasparenti, il raggio incidente subisce una deviazione rispetto alla sua direzione iniziale.
n= indice di rifrazione : rapporto tra la velocità c della luce nel vuoto e la velocità v nel mezzo trasparente.
Prima legge: il raggio incidente, il raggio rifratto e la perpendicolare alla superficie di separazione dei due mezzi, nel punto di incidenza, appartengono allo stesso piano.
Seconda legge: il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e quello dell'angolo di rifrazione è costante ed è uguale al rapporto tra l'indice di rifrazione n2 del mezzo in cui si propaga il raggio rifratto e l'indice di rifrazione n1 del mezzo di provenienza del raggio incidente.
Legge di Snell: sen(i)/sen(r)=n2/n1
Lo scopo dell'esperimento è verificare le due leggi della rifrazione e misurare l'indice di rifrazione assoluto del Plexiglass
Un banco ottico, un proiettore, un trasformatore, un diaframma con una fenditura, un cavaliere, un goniometro di sensibilità un grado sessagesimale, un semicilindro di plexiglass, righello.
In laboratorio abbiamo semioscurato la stanza, abbiamo regolato il diaframma in modo da ottenere un sottile fascio di luce. Abbiamo disposto sul goniometro il semicilindro di plexiglass perpendicolarmente all'asse passante per lo zero della scala, in modo che rivolgesse al raggio incidente la faccia piana. Abbiamo inclinato il proiettore in modo che il raggio di luce incidente formasse un angolo i con la perpendicolare al semicilindro nel punto di incidenza. Ruotando il goniometro su cui era poggiato il semicilindro è stato possibile variare l'angolo di incidenza e dunque l'angolo di rifrazione, questa operazione è stata ripetuta 5 volte. Abbiamo osservato che l'angolo r tra il raggio rifratto e la perpendicolare al semicilindro nel punto di incidenza ha un'ampiezza sempre inferiore a quella di i. Poiché nel nostro esperimento la luce passava dall'aria (indice di rifrazione 1) al plexiglass, dalla legge di Snell, si ha che il rapporto tra sen(i) e sen(r) definisce l'indice di rifrazione assoluto del plexiglass. In particolare abbiamo misurato, con un righello, la lunghezza dei due segmenti AB e CD della seguente figura che riproduce la geometria del fenomeno.
Tabella dei dati raccolti
Dalle misurazioni effettuate e dall'analisi della tabella osserviamo che i nostri dati sono in accordo con le leggi della rifrazione
il raggio incidente, il raggio rifratto e la perpendicolare alla superficie di separazione dei due mezzi (semicilindro di plexiglas) condotta per il punto di incidenza, appartengono allo stesso piano.
il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione, tenendo conto degli inevitabili errori di misurazione, è pressoché costante (legge di Snell ).
Si sono calcolati gli indici di rifrazione del plexiglass relativamente ad ogni singola coppia di angoli prima come sen(i)/sen(r) poi come AB/CD.