III prova di laboratorio: verifica della
legge dei punti coniugati e delle leggi di Snell
Set-up
sperimentale.
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.
Le lenti sottili
o
ii
Convenzione sui segni
Legge dei punti coniugati o equazione delle lenti sottili
1 1 1
 
o i f
of
i
o f
Questa equazione può anche essere
riscritta nella forma:
Lente convergente
(f>0)
Distanza
immagine (i)
i=f
Distanza
oggetto (o)
o=f
Leggi della riflessione e della rifrazione o leggi di Snell
Descrizione della prova di laboratorio
I 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 S1=1/o1+1/i1 e la relativa indeterminazione
e ripetere il calcolo per ogni coppia di misure.
•
Calcolare il valor medio dei valori S1, S2,… e
confrontare il risultato ottenuto con 1/f .
•
Discutere i risultati.
Verificare inoltre che:
posizione
oggetto
tipo
immagine
posizione
immagine
orientazione
immagine
dimensione
relativa
2fo 
reale
fi2f
capovolta
ridotta
o = 2f
reale
capovolta
stessa
dim.ne
fo2f
reale
2fi 
capovolta
ingrandita
o=f
reale

_
_
of
virtuale
i o
diritta
ingrandita
i = 2f
Descrizione della prova di laboratorio
II 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 (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
indeterminazione, sapendo che l’indice di rifrazione dell’aria è naria=1.
naria sena = nplex senb

la
relativa
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:
a
(°)
a
(rad)
Da
g
(°)
Dg
b
(°)
b
(rad)
Db
sena
Dsena
sen b
Dsen b
sen a/sen b
D(sen a/sen b)