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LABORATORIO 60 LE LEGGI DELLA RIFLESSIONE
M O M E N T O S P E R I M E N T A L E
Presentazione dell’esperienza
In questa esperienza viene studiata la riflessione che subiscono
i raggi di luce incidenti su una superficie speculare,
grazie a uno specchio piano disposto in verticale.
Non è necessario disporre di una fonte luminosa per produrre
i raggi di luce, ma si utilizzerà l’allineamento ottico
tra due coppie di spilli, sfruttando la proprietà della propagazione
rettilinea della luce.
Materiale occorrente
• Specchio piano di vetro con sostegno
• 4 spilli con capocchia colorata
• foglio di sughero
• goniometro
• squadretta
Procedimento
• Si copre il foglio di sughero con un foglio di carta bianca
e si traccia al centro del foglio una linea retta che
chiameremo “linea dello specchio ”.
• Si dispone lo specchio in posizione verticale sul foglio,
allineandolo sulla “linea dello specchio”.
• Si piantano verticalmente due spilli nel foglio di sughero,
allineati in modo tale che puntino verso lo specchio
con una direzione obliqua. Il raggio luminoso individuato
dall’allineamento dei due spilli incide sullo specchio
e viene riflesso.
• Si piantano altri due spilli nel foglio di sughero, che risultino
allineati con l’immagine riflessa dei primi due,
osservata nello specchio.
• Si tracciano sul foglio di carta le rette che congiungono
le due coppie di spilli e la perpendicolare alla linea
dello specchio nel punto di intersezione delle due rette.
La prima coppia di spilli individua il raggio incidente,
e la seconda coppia il raggio riflesso.
• Con il goniometro, si misurano l’angolo di incidenza e
l’angolo di riflessione del raggio di luce, rispetto alla
perpendicolare.
• Si ripetono tre o quattro volte le misure, con angoli di
incidenza diversi. Per ottenere questo risultato, conviene
spostare solo lo spillo esterno della prima coppia,
in modo che il punto di incidenza sia sempre lo
stesso.
Considerazioni
Gli spilli devono essere piantati ben in verticale, per consentire
un buon allineamento, e devono essere disposti a
pochi centimetri fra loro e a pochi centimetri dallo specchio.
Distanze maggiori renderebbero difficili le operazioni
di allineamento. Conviene controllare tutti gli allineamenti
prodotti guardando sia dalla parte del raggio riflesso,
sia da quella del raggio incidente.
S C H E D A D I L A B O R A T O R I O
a. Riporta le misure dell’angolo di incidenza (i) e dell’angolo
di riflessione (r) in una tabella del genere, in cui
riporterai anche l’eventuale differenza (d) tra i due angoli:
i(°) r(°) d(°)
b. Che cosa puoi osservare sull’andamento dell’angolo di
riflessione, al variare dell’angolo di incidenza?
c. Che cosa avviene, se si invia il raggio incidente lungo
la perpendicolare allo specchio?
Considerazioni finali
Linea dello
specchio
a. I risultati ottenuti sono quelli che ti aspettavi dalla teoria
riguardante la riflessione della luce?
b. Il punto di intersezione dei raggi incidente e riflesso si
trova sulla linea dello specchio? Per quale motivo?
c. Quali difficoltà hai incontrato, nell’eseguire questa
esperienza?
d. Che cosa muteresti nell’esperienza, per renderla più
efficace?
e. Vuoi aggiungere qualcos’altro, a completamento della
Scheda?
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N O T E P E R L ’ I N S E G N A N T E la rifrazione della luce nel vetro, per cui l’intersezione tra
Come viene individuato da una domanda delle Considerazioni
finali della Scheda di laboratorio, la bravura
dello studente non consiste solo nel verificare le leggi
della riflessione (benché qualcuno tenda a forzare i risultati
di osservazioni non accurate, tracciando non la perpendicolare
alla linea dello specchio, bensì la bisettrice
dell’angolo compreso tra il raggio incidente e quello riflesso):
un risultato più ambizioso è la scoperta che la riflessione
della luce non avviene sulla linea dello specchio,
bensì sulla superficie interna dello specchio, a qualche millimetro
di distanza. Pertanto, le misure accurate porteranno
a intersezioni tra raggio riflesso e rifratto non disposte
sulla linea dello specchio, che dovranno essere correttamente
interpretate, e non liquidate come “errori”.
A complicare ulteriormente il problema, interviene anche
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il raggio incidente e quello riflesso che viene trovata sperimentalmente
è quella apparente, di poco discosta rispetto
alla superficie riflettente dello specchio.
Evidentemente, tutti questi problemi si incontrano solo
con gli specchi di vetro, la cui superficie speculare è protetta
appunto da una lastra di vetro; con gli specchi metallici,
non ci sono “errori”!
Un eventuale lavoro di approfondimento di questa esperienza
consiste nell’esaminare ciò che accade se si inclina
lo specchio di un angolo α rispetto alla linea iniziale.
Di quanto viene deviato il raggio riflesso? Intuitivamente,
lo studente ritiene che il raggio venga deviato di un angolo
α, e invece la deviazione è doppia, come si può verificare
sperimentalmente, in accordo con la geometria del
sistema.