I_prova__2007

Prova di esame di Fisica 4 - A.A. 2006/7 I prova in itinere 30/3/07
COGNOME…………..………………………
NOME. ……………........……….........
1) Un raggio di luce monocromatica di lunghezza d’onda nel vuoto 0 = 632 nm entra in un parallelepipedo di
materiale trasparente in aria con un angolo di incidenza 1 = 45° ed emerge con un angolo 2 = 76°. Calcolare:
a) l’indice di rifrazione n del materiale; b) se il raggio incide a distanza l = 30 cm dalla base, calcolare il numero
di lunghezze d’onda nel parallelepipedo
1
n
l
2
2) Si osserva che quando la luce naturale del sole incide sulla superficie orizzontale di un liquido con un angolo di
incidenza 1 = 54° la riflessione è totalmente polarizzata orizzontalmente. Se il coefficiente di assorbimento del
liquido è  = 2 10-2 cm-1 calcolare la percentuale dell’intensità incidente che arriva a una profondità h = 1m sotto
la superficie (attenzione! considerare anche la riflessione).
h
3) Un oggetto è posto a distanza s = 6 cm davanti a una lente sottile divergente di focale f1 = -8 cm. Una lente
sottile convergente di focale f2 = 5 cm è a distanza d = 6 cm dietro la prima lente. Trovare con il calcolo e con il
tracciamento dei raggi la posizione e la natura dell’immagine prodotta dal sistema delle due lenti.
QUESITI
(risposte max 30 parole ciascuna)
A) Si scriva l’espressione delle componenti del campo elettrico di un’onda monocromatica di frequenza
 e polarizzata circolarmente che si propaga lungo la direzione y in un mezzo con indice di rifrazione n.
B) Scrivere l’equazione che esprime il bilancio energetico elettromagnetico
C) Descrivere in termini di Fisica Ottica il motivo per cui il vino (rosso) può fare una macchia rossa su
una tovaglia bianca.
D) Qual è l’approssimazione di base su cui si fonda l’Ottica Geometrica?
E) Si disegni in modo qualitativo il tracciato dei raggi dati i punti focali della lente FL e il centro di
curvatura CS dello specchio
FL
FL
CS
Soluzioni
1) Dalla legge di Snell applicata alle due interfacce e con ovvie relazioni trigonometriche:
sin 1
n
sin  r
e
sin  2
n
sin 90   r 
da cui:
r  36
infine:
N 

n 
tgθr 
sin θ1
 0.728
sin θ2
sin 1
 1.2
sin  r
l
n
 9.69 105
sin  r 0
2) Si è ovviamente in condizioni di angolo di Brewster per cui:
n  tg B  tg1  1.38
ovvero
e
sin  r 
sin 1
 0.59
n
r  36
dalle relazioni di Fresnel per luce non polarizzata, la percentuale
trasmessa subito sotto la superficie è:
2
 1
 cos i  1 sin i   r   cos i
T  1  R  
 1  0.692
2

 2
 cos  r  2 sin i   r   cos  r
considerando anche l’assorbimento sul cammino geometrico dei raggi:

h 
Th  Texp  α
  5.8 %
 cos r 
3) utilizzando l’equazione delle lenti:
prima lente:
1
1
1


s1
s1 '
f1
 s1 ' 
s2  d  s1 '  9.43 cm
seconda lente:
1
1
1


s2
s2 '
f2
m  m1m2  
f1  s1
  3.43 cm
s1  f1
 s2 ' 
s1 ' s2 '

 0.64
s1 s2
d
f 2  s1
 10.64 cm
s2  f 2
immagine virtuale,
rovesciata, rimpicciolita