▷ Indice di rifrazione

Questo articolo spiega cos’è l’indice di rifrazione in fisica. Troverai quindi la definizione dell’indice di rifrazione, come calcolare l’indice di rifrazione e, inoltre, una tabella con i valori degli indici di rifrazione dei diversi materiali.

Cos’è l’indice di rifrazione?

L’ indice di rifrazione di un mezzo è un coefficiente che indica di quanto viene ridotta la velocità della luce (o di altre onde) rispetto al vuoto nel mezzo. L’indice di rifrazione viene utilizzato anche per determinare la misura in cui il percorso della luce viene deviato o rifratto mentre passa da un mezzo all’altro.

Allo stesso modo, l’indice di rifrazione permette di calcolare la variazione di lunghezza d’onda quando un’onda entra in un mezzo diverso, poiché le caratteristiche del mezzo attraverso il quale si propaga un’onda influenzano non solo la sua velocità, ma anche la sua atmosfera.

Tuttavia la frequenza di un’onda non viene alterata dal mezzo in cui si propaga. L’indice di rifrazione determina quindi la velocità e la lunghezza dell’onda, ma non la sua frequenza.

Formula dell’indice di rifrazione

L’indice di rifrazione è definito come il quoziente tra la velocità della luce nel vuoto (c = 3,10 ⁸ m/s) e la velocità della luce nel mezzo (v). Pertanto, per calcolare l’indice di rifrazione, è necessario dividere la velocità della luce nel vuoto per la velocità della luce nel mezzo (n=c/v).

La formula per calcolare l’indice di rifrazione è quindi la seguente:

$n=\cfrac{c}{v}$

Oro:

$n$

è l’indice di rifrazione del mezzo.
$c$

è la velocità della luce nel vuoto (3·10 ⁸ m/s).
$v$

è la velocità della luce nel mezzo in cui viene calcolato l’indice di rifrazione.

Allo stesso modo, l’indice di rifrazione di un mezzo può essere determinato anche calcolando la radice quadrata del prodotto tra la permettività relativa del materiale e la permeabilità elettromagnetica relativa:

$n=\sqrt{\epsilon_r\cdot \mu_r}$

Oro:

$n$

è l’indice di rifrazione del mezzo.
$\epsilon_r$

è la permettività relativa del materiale.
$\mu_r$

permeabilità elettromagnetica relativa.

Tabella dei valori dell’indice di rifrazione

Nella tabella seguente potete vedere i valori dell’indice di rifrazione dei diversi media:

Materiale	Indice di rifrazione
Vuoto	1
Aria (0 ºC e 1 bar)	1 0002926
Metanolo (20ºC)	1.329
Acqua	1.3330
Acetaldeide	1.35
Soluzione di zucchero (30%)	1.38
1-butanolo (20 ºC)	1.399
Eptanolo (25ºC)	1.423
Bicchiere	1,45
Glicerina	1.473
Benzene (20ºC)	1.501
Soluzione di zucchero (80%)	1.52
Quarzo	1.544
Cloruro di sodio	1.544
Disolfuro di carbonio	1.6295
diamante	2.42

L’indice di rifrazione e la legge di Snell

La legge di Snell è una legge fisica che mette in relazione l’indice di rifrazione di due mezzi diversi con l’angolo di incidenza e l’angolo di rifrazione. Pertanto, la legge di Snell viene utilizzata per calcolare l’angolo di rifrazione della luce quando attraversa una superficie che separa due mezzi con diverso indice di rifrazione.

La formula della legge di Snell è:

$n_1\cdot \text{sin}(\theta_1)=n_2\cdot \text{sin}(\theta_2)$

Oro:

$n_1$

è l’indice di rifrazione del mezzo su cui cade la luce.
$\theta_1$

è l’angolo formato dal raggio luminoso con la normale del mezzo su cui cade la luce.
$n_2$

è l’indice di rifrazione del mezzo in cui viene rifratta la luce.
$\theta_2$

è l’angolo formato dal raggio luminoso con la normale del mezzo in cui viene rifratta la luce.

➤ Vedi: Legge di Snell

Indice di rifrazione e riflessione interna totale

In fisica l’ angolo critico (o angolo limite) è l’angolo ottenuto calcolando l’inverso del seno del quoziente tra l’indice di rifrazione del mezzo in cui cade il raggio luminoso e l’indice di rifrazione del mezzo in cui viene rifratto . .il raggio di luce

Quindi, la formula per l’angolo critico è la seguente:

$\text{sin}(\theta_c)=\cfrac{n_2}{n_1}$

$\displaystyle \theta_c=\text{arcsen}\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$

Oro:

$\theta_c$

è l’angolo critico.
$n_1$

è l’indice di rifrazione del mezzo in cui cade la luce.
$n_2$

è l’indice di rifrazione del mezzo in cui viene rifratta la luce.

Pertanto, quando l’angolo di incidenza θ ₁ è maggiore dell’angolo critico, il raggio luminoso viene riflesso completamente all’interno del mezzo che colpisce. In altre parole, se l’angolo di incidenza θ ₁ è maggiore dell’angolo critico, la luce non viene rifratta ma bensì riflessa e quindi, invece di passare nell’altro mezzo, rimane all’interno dello stesso ambiente.

Questo fenomeno fisico si chiama riflessione interna totale e si verifica quando l’angolo di incidenza del raggio luminoso è maggiore dell’angolo critico, che si può calcolare con

Cos’è l’indice di rifrazione?

Formula dell’indice di rifrazione

Tabella dei valori dell’indice di rifrazione

L’indice di rifrazione e la legge di Snell

Indice di rifrazione e riflessione interna totale

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