Indice di rifrazione è grandezza fisica adimensionale che misura la riduzione di velocità della luce quando viene trasmesso attraverso alcuni supporto ottico trasparente. La capacità di ridurre la velocità della luce si chiama rifrangenza.
Loro esistono due tipi dell'indice di rifrazione: l'assoluto e il relativo. oh indice di rifrazione assoluto, il cui valore più piccolo possibile è 1, è calcolato dal rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e la velocità della luce in qualsiasi altro mezzo. oh indice di rifrazione relativo, a sua volta, è determinato dal rapporto tra la velocità della luce in due mezzi diversi dal vuoto, che può essere inferiore a 1.
Un indice di rifrazione pari a 1 indica che, nel mezzo in cui si propaga, la luce viaggia alla stessa velocità con cui viaggerebbe viaggiando nel vuoto. Un indice di rifrazione pari a 2, ad esempio, indica che, nel vuoto, la luce si propagherebbe a una velocità doppia rispetto a un mezzo il cui indice di rifrazione è pari a 2.
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Indice di rifrazione assoluto e relativo
oh indice dirifrazioneassoluto è calcolato dal rapporto tra la velocità della luce nel vuoto, il cui simbolo è ç e che ha un valore approssimativamente uguale a 3,0.108 SM (299.792.458 m/s), e la velocità della luce in a abbastanzatrasparente e omogeneo qualsiasi, simboleggiato dalla lettera v:
no - indice di rifrazione
ç – velocità della luce nel vuoto (3.0.108 SM)
v – velocità della luce nel mezzo
La formula sopra indica che non c'è modo di rifrazione valore inferiore a 1, poiché il mezzo in cui la luce può muoversi con maggiore velocità è il vuoto stesso.
oh indice di rifrazione relativo è calcolato dal rapporto tra gli indici di rifrazione assoluti di due mezzi ottici, 1 e 2, quando attraversati da un raggio di luce. Tale indice può essere calcolato secondo quanto illustrato nella figura seguente. Guarda:
no1,2 – indice di rifrazione del mezzo 1 rispetto al mezzo 2
v1 e tu2– velocità della luce su supporti 1 e 2
indice di rifrazione e lunghezza d'onda
oh indice di rifrazione di un supporto ottico dipende dalla lunghezzanelonda della luce che lo attraversa. Questo fenomeno è noto come dispersione cromatica. È per questo motivo che, quando passa attraverso un prisma o una goccia d'acqua, la luce bianca, che è formata dalla combinazione di tutte le colori visibili (ecco perché si può chiamare policromatica), subisce dispersione, permettendo così di osservare la separazione dei colori delle spettro visibile.
L'indice di rifrazione è inversamente proporzionale la lunghezza d'onda della luce, quindi minore è la lunghezza d'onda della luce, maggiore è l'indice di rifrazione della luce per un dato mezzo. Pertanto, l'indice di rifrazione dello stesso mezzo sarà più alto per la luce viola che per la luce rossa, ad esempio.
indice di rifrazione e temperatura
L'indice di rifrazione ha una relazione con il temperatura nel mezzo, ma questo non significa che cambia a causa delle variazioni di temperatura, ma a causa delle variazioni di densità. Questa relazione tra indice di rifrazione e temperatura è ciò che provoca la formazione di distorsioni e miraggi sopra superfici riscaldate, come l'asfalto o il cofano di un veicolo in una giornata molto calda, poiché il riscaldamento dell'aria provoca la sua dilatazione. In questo modo la sua densità diminuisce, così come il suo indice di rifrazione.
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Tabella degli indici di rifrazione
La tabella seguente presenta alcuni indici di rifrazione di materiali noti.
Esercizi risolti sull'indice di rifrazione
Domanda 1 - (UFPR) Un dato mezzo ha un indice di rifrazione n1. Un altro mezzo ha un indice di rifrazione n2. Controllare l'alternativa che esprime correttamente la relazione tra i moduli delle velocità della luce nei due mezzi, quando n2 = 2n1.
a) v2 = 4v1
b) v2 = 2v1
CV2 = v1
d) v2 = v1/2
e) v2 = v1/4
Modello: lettera D
Risoluzione:
Poiché l'indice di rifrazione del mezzo 2 è il doppio dell'indice di rifrazione del mezzo, deve essere compreso che la velocità di propagazione della luce nel mezzo 2 è due volte inferiore a questa stessa velocità nel mezzo 1.
Domanda 2 - (orecchio) Considerando le velocità di propagazione della luce in due mezzi omogenei e distinti, rispettivamente uguali a 200.000 km/se 120.000 km/s, determinare l'indice di rifrazione relativo del primo mezzo al secondo. Consideriamo la velocità della luce nel vuoto pari a 300.000 km/s.
a) 0,6
b) 1.0
c) 1.6
d) 1.7
Modello: lettera a.
Risoluzione:
Per risolvere la questione è sufficiente dividere le velocità con cui la luce si propaga nei due mezzi. Poiché vogliamo conoscere l'indice di rifrazione relativo del primo mezzo rispetto al secondo, dobbiamo fare il seguente calcolo:
Domanda 3 - (Enem) La figura rappresenta un prisma ottico realizzato in materiale trasparente e il cui indice di rifrazione aumenta con la frequenza della luce che lo colpisce. Un raggio luminoso, composto da luci rosse, blu e verdi, cade sulla faccia A ed emerge sulla faccia B e, dopo essere stato riflesso da uno specchio, colpisce una pellicola per la fotografia a colori, rivelandone tre punti.
Osservando i punti luminosi rivelati nel film, dal basso verso l'alto, si notano i seguenti colori:
a) rosso, verde, blu.
b) verde, rosso, blu.
c) blu, verde, rosso.
d) verde, blu, rosso.
e) blu, rosso, verde.
Modello: lettera a.Risoluzione:
È noto che l'indice di rifrazione è direttamente correlato alla lunghezza d'onda della luce: più corta è la lunghezza d'onda, maggiore è l'indice di rifrazione del mezzo. In questo modo il raggio di luce che subisce la maggiore deviazione è quello azzurro che, dopo essere stato riflesso, diventa il primo punto di luce, dal basso verso l'alto.
Di Rafael Hellerbrock
Insegnante di fisica
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm
