LABORATORIO DI FISICA II
Modulo di Ottica
Esperienza n. 1: Misura di indici di rifrazione
Strumenti a disposizione:
a) laser
b) goniometro con cannocchiale di mira
c) prisma di vetro
d) prisma cavo
In questa esperienza ci si propone di misurare l'indice di rifrazione di un vetro e di un liquido
relativamente alla radiazione emessa da un laser a stato solido con = 670 nm. A questo scopo si
utilizzano, rispettivamente, un prisma di vetro ed un prisma cavo riempito con la sostanza in esame.
Operazioni preliminari
Raccogliere il fascio laser al centro del retino all’uscita del tubo di puntamento e prendere nota della
posizione dell'indice del cannocchiale sul goniometro; questa posizione angolare rappresenta lo
“zero” dello strumento.
NON guardare il fascio laser ad occhio nudo, né direttamente né attraverso il tubo, per
evitare danni alla retina.
Misura dell'angolo di apertura del prisma di vetro (vedi figura A)
1) Disporre il prisma di vetro sul piattello preoccupandosi che:
lo spigolo dell'angolo rifrangente del prisma intersechi l'asse di rotazione;
la distanza tra il vertice del prisma e l'asse di rotazione sia ridotta al minimo per ridurre
l'errore sistematico nella misura degli angoli.
2) Raccogliere con il tubo di puntamento il fascio laser riflesso dalla faccia AC del prisma.
3) Bloccare il tubo in questa posizione e ruotare il piattello fino ad intercettare con il retino di mira
il fascio riflesso dalla faccia AB del prisma. Se è l'angolo di cui si è ruotato il piattello,
l'angolo di apertura vale
4) Togliere il prisma dal piattello e ripetere almeno 10 volte le operazioni 1)-3) per determinare
con il suo errore.
Misura dell'angolo di deviazione minima (vedi figura B)
5) Rimontare il prisma sul piattello con le stesse precauzioni del punto 1). Controllare che il fascio
laser emerga dal prisma e non si abbia, invece, riflessione totale al suo interno.
6) Eseguire misure dell'angolo di deviazione, al variare dell'angolo di incidenza, i, e ricavare una
prima stima di min dal grafico di in funzione di i. Per misurare l’angolo di incidenza basta
misurare l'angolo , che rappresenta una stima sufficientemente accurata di 2i, se si sono seguite
le avvertenze del punto 1).
7) Eseguire una seconda stima (più accurata della precedente) di min con il suo errore eseguendo
una serie di misure ripetute di min, ruotando il supporto con il prisma e stimando ogni volta la
direzione di deviazione minima del fascio emergente dal prisma.
8) Dal valore misurato più accurato di min ricavare l'indice di rifrazione del prisma con il suo
errore per la radiazione emessa dal laser mediante la relazione:
Misura dell'indice di rifrazione di un liquido
9) Sostituire il prisma di vetro con quello cavo, il cui angolo di apertura vale
= 1.047 0.001
rad, seguendo con particolare attenzione le avvertenze del punto 1).
10) Eseguire misure ripetute di min come nel punto 7) per il prisma cavo riempito con acqua o
alcool o acetone.
11) Giustificare perché con tale sistema si riesce a misurare l'indice di rifrazione del liquido.
laser
laser
tubo di mira
B'
i
A
i
A'
supporto con
goniometro
C
C'
B
supporto con
goniometro
tubo di mira
Figura A
Figura B