Riflessione totale: l'angolo limite
1 · Prevedi
La luce da un mezzo più denso (vetro) verso uno meno denso (aria) può riflettersi del tutto invece di uscire, con incidenza ripida. Un vetro a indice più alto ha angolo limite minore o maggiore?
- Maggiore con indice più alto.
- Non dipende dall'indice.
- Minore: la riflessione totale scatta più facilmente.
2 · Configurazione
- Apri il preset tir e premi Reset. La luce viaggia dal vetro verso l'aria (n₂ = 1.0 fissato).
- Attiva la lettura dell'angolo limite.
- Imposta l'indice del vetro per ogni prova e registra l'angolo limite.
3 · Raccogli dati
| Indice vetro n₁ | Angolo limite θ_c (°) |
|---|---|
| 1.30 | |
| 1.50 | |
| 1.70 |
Traccia θ_c contro 1/n₁ per le tre prove.
4 · Analizza
- Per una prova, calcola θ_c = asin(n₂/n₁) usando n₂ = 1.0. Confronta con la tabella.
- Spiega perché un vetro a indice più alto (che piega di più) ha angolo limite MINORE: la riflessione totale vale per un intervallo più ampio di angoli.
5 · Estendi
- Le fibre intrappolano la luce nel nucleo ad alto indice rimbalzandola con perdite minime. Spiega perché si usano nuclei altamente rifrangenti con mantello a indice inferiore.
- Il diamante ha indice altissimo (~2.42) e angolo limite piccolissimo (~24°). Spiega perché un diamante ben tagliato brilla: la luce riflette più volte internamente prima di uscire.
La fisica dietro questo esperimento
Angolo limite della riflessione totale
La luce che viaggia da un mezzo più denso (n₁) verso uno meno denso (n₂ < n₁) subisce riflessione totale interna per qualsiasi angolo di incidenza oltre l'angolo limite θ_c = asin(n₂/n₁). Oltre questo angolo nessuna luce viene trasmessa affatto — riflessione al 100%.