È l’ora della… Rifrazione!

Cosa accade quando la luce passa da un materiale all’altro? Con una squadra di plastica trasparente (solitamente usata per il disegno tecnico) e la luce prodotta dalla torcia del cellulare possiamo costruire un semplice “banco ottico” per esplorare qualitativamente e quantitativamente il fenomeno dell rifrazione.

L’idea è molto semplice. Su un piano di appoggio si costruisce una fenditura avvicinando due fogli di carta. Si fa quindi in modo che la luce bianca emessa dalla torcia del cellulare sia “filtrata” dalla fenditura che farà emergere un fascio di luce bianca con una direzione ben precisa. Davanti alla fenditura, sul piano di lavoro, si poggia la squadra. Il gioco è fatto! il “raggio” di luce andrà a impattare su un lato della squadra (quello più spesso, su cui non sono segnate le tacche) e, da lì in avanti, cambierà il materiale entro cui si propaga: dall’aria passerà alla plastica trasparente.

A destra potete osservare il banco ottico al lavoro (dettagli sulla realizzazione , misurazione degli angoli e analisi dati sono nel video che segue). Il raggio di luce bianca è il raggio incidente. Lo spot luminoso azzurro è il punto in cui il raggio rifratto esce dalla squadra dopo aver attraversato lo strato di plastica.

Lavorando sull’immagine (per esempio importandola in Geogebra) si può determinare la direzione del raggio incidente, il punto di incidenza, la normale alla superficie di separazione tra aria e plastica e, unendo il punto di incidenza con lo spot azzurro, la direzione del raggio rifratto. Qui sotto trovate 4 fotografie corrispondenti ad 4 diversi angoli di incidenza (considerando l’immagine sopra ne avete 5).

Da un punto di vista qualitativo si può apprezzare chiaramente (figura sotto) come il raggio rifratto nella plastica sia deviato e si avvicini alla normale alla superficie di separazione passante per il punto di incidenza: angolo rosso maggiore dell’angolo azzurro. Si può anche notare (nel punto L) una seconda rifrazione sul bordo interno della squadra, dove il raggio rifratto abbandona la plastica per tornare nuovamente in aria. Questa volta il raggio rifratto si allontana dalla normale e torno parallelo al raggio incidente primario (quello evidenziato in rosso)!

Nel video (che trovate in fondo all’articolo) avrete dettagli su come effettuare la misura con Geogebra e vi mostrerò quali risultati numerici si possono ottenere. Ad esempio, come misurare l’indice di rifrazione della plastica della squadra.

Guardando il video scoprirete come realizzare un semplice “banco ottico” a costo praticamente nullo e come utilizzarlo per far esplorare le leggi della rifrazione.

Nel caso desideriate provarlo o lo abbiate già fatto, scrivetemi, sarà un piacere venire a conoscenza delle vostre idee ed esperienze didattiche!

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