Come si gioca a Pesca con la fiocina
- Scegli una prova e leggi la profondità, gli angoli o l'indice di rifrazione sulla scheda.
- Usa n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, d = n·d_vista e sin θ_c = 1 ÷ n, con gli angoli dalla normale.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. Guarda la luce attraversare la superficie.
- Confronta il pesce o il raggio arancione con il pesce reale o con il raggio bianco, qui e nell'ingrandimento.
Rifrazione della luce
La luce viaggia a 300 000 km/s nel vuoto ma più lentamente nell'acqua e nel vetro. L'indice di rifrazione n dice quante volte più lenta: 1,33 per l'acqua, circa 1,5 per il vetro. Quando la luce passa dall'uno all'altro con un angolo, cambia direzione, seguendo la legge di Snell: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂, con gli angoli misurati dalla normale. Entrando in un materiale più lento si piega verso la normale; uscendo si allontana. Ecco perché una cannuccia sembra spezzata in un bicchiere, perché una piscina sembra meno profonda di quanto è e perché un pesce visto dall'alto sembra più vicino alla superficie: la luce che viene da lui si piega uscendo dall'acqua, e il tuo occhio la ripercorre in linea retta. Visti quasi dall'alto, gli oggetti sembrano n volte meno profondi. La luce da sott'acqua può uscire solo se incontra la superficie con un angolo minore dell'angolo limite, sin θ_c = 1 ÷ n, circa 49° per l'acqua; oltre si riflette completamente. Le fibre ottiche intrappolano la luce così, e lenti, occhiali e fotocamere funzionano tutti grazie alla rifrazione.
Un modello di apprendimento mirato
L'aria ha n = 1. La superficie è piatta e calma; è mostrato solo il piegamento, non la luce in parte riflessa a ogni attraversamento. Le prove sulla profondità disegnano un raggio che lascia il pesce a 15° rispetto alla normale; la regola d = n·d_vista vale per raggi quasi verticali. La prova sull'angolo limite fa ruotare il raggio della lampada da 0° a 80° durante la prova. Le prove sono regolate del fattore indicato. Le risposte entro il 2% sono giuste.