Quando la luce si piega e quando non può uscire?
Quando la luce si piega e quando non può uscire?
- Imposta n₁=1 e n₂=1.5, poi aumenta l’incidenza.
- Scambia gli indici e cerca l’angolo critico.
- Confronta con mezzi di indice uguale.
Che cosa misurare
n è l’indice; c/n è la velocità di fase; gli angoli sono rispetto alla normale.
L’idea alla base
Un’onda cambia velocità attraversando mezzi con indici diversi. La continuità della fase lungo l’interfaccia dà la legge di Snell. Entrando in un indice maggiore il raggio si avvicina alla normale. Da indice maggiore a minore esiste un angolo oltre il quale non c’è un raggio trasmesso propagante: riflessione totale interna. Il laboratorio segnala esplicitamente questa condizione.
n₁ sinθ₁=n₂ sinθ₂ · θc=asin(n₂/n₁), n₁>n₂n è l’indice; c/n è la velocità di fase; gli angoli sono rispetto alla normale.
Costruisci il ragionamento
- Individua l’asse ottico e la normale a ogni interfaccia.
- Applica la riflessione, la legge di Snell o l’equazione paraxiale della lente secondo il modello.
- Verifica i casi limite: indici uguali, oggetto nel piano focale o fenditura molto più larga della lunghezza d’onda.
Esempio svolto 1
A 30° dall’aria a n=1.5, θ₂=19.47°.
Esempio svolto 2
Da n₁=1.5 a n₂=1, θc=41.81°.
Applicazioni
Fotocamere, microscopi e fibre ottiche combinano percorsi geometrici e limiti ondulatori. Un’immagine geometricamente nitida può essere limitata dalla diffrazione.
Errore comune
Gli angoli si misurano dalla normale, non dalla superficie. Un’immagine virtuale si trova prolungando i raggi all’indietro: i raggi reali non vi convergono.
Un’indagine ulteriore
Trova due indici con angolo critico vicino a 30°.
Verifica la comprensione
La riflessione totale richiede…
- Da indice maggiore a minore
- Da indice minore a maggiore
- Indici uguali
Spiegazione
L’angolo critico esiste solo per n₁>n₂. Il rapporto n₂/n₁=0.5 dà 30°.
Limiti del modello
Mezzi omogenei senza perdite; nessuna dispersione o intensità di Fresnel.