Determinare le leggi ottiche sulla rifrazione della luce.

Procedimento

1. Si disponga un semicilindro di plexiglas lungo il diametro del cerchio, cercando di rendere coincidenti i due centri. Si punti il fascio luminoso perpendicolarmente alla superficie piana del semicilindro.
2. Si varii l'angolo di incidenza I del fascio e si osservi il comportamento dell'angolo R, facendo in modo che il fascio sia sempre diretto verso il centro del semicilindro.
3. Si riproponga ora l'esperimento utilizzando un recipiente contenente dell'acqua e si scelgano gli stessi angoli del semicilindro.
4. Si ruoti il disco di 180° rispetto al caso precedente e si studi il passaggio della luce dal plexiglas all'aria. Il fascio luminoso deve sempre essere diretto verso i centri coincidenti del diametro del semicilindro e di quello del cerchio. Si cerchi di determinare l'angolo massimo di incidenza che permette al fascio di passare al plexiglas.

Osservazioni

1. Si noti che si rifraziona solo quando il raggio incidente colpisce la superficie di separazione tra i due mezzi formando con essa un angolo diverso da zero. Quando infatti l'angolo di incidenza è ugualea zero (cioè il raggio è perpendicolare alla superficie) anche l'angolo di rifrazione è zero.
2. La luce viaggia a velocità diversa in mezzi diversi. Quando la velocità della luce in mezzo è minore di quella di un altro, il primo mezzo viene detto otticamente più denso del secondo. Se l'angolo di incidenza è diverso da zero, nel passare da un mezzo all'altro la luce cambia anche direzione. Questo cambiamento di direzione della luce in corrispondenza del limite di separazione tra due mezzi di densità ottica diversa viene detto rifrazione della luce.
3. I raggi di luce che passano dall'aria dell'aria al vetro (oppure con qualsiasi altro mezzo otticamente più denso dell'aria) sono deviati verso la normale. Al crescere dell'angolo di incidenza cresce anche l'angolo di rifrazione. Questa relazione è nota come legge di Snell. Essa afferma che il raggio di luce si rifrange in modo tale che il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione sia costante. Tale costante viene detta anche rifrazione di quel mezzo.
4. Quando un raggio di luce passa da un mezzo otticamente più denso all'aria, esso devia avvicinandosi alla normale. In questo caso l'angolo di rifrazione è maggiore dell'angolo di incidenza. Questo è noto come riflessione totale. La riflessione totale si ha quando la luce incide sulla superficie di separazione tra un mezzo otticamente più denso e uno meno denso formando un angolo di incidenza abbastanza grande da non permettere la formazione di alcun raggio rifratto.