1. Legge di Snell:
* applicabile per: Luce che passa da un mezzo all'altro.
* Formula: n₁ * sin (θ₁) =n₂ * sin (θ₂)
* N₁ e N₂ sono gli indici di rifrazione del primo e dei secondi mezzi, rispettivamente.
* θ₁ e θ₂ sono gli angoli di incidenza e rifrazione, rispettivamente.
* Procedura:
1. Brillare un raggio di luce ad un angolo noto (θ₁) sulla superficie della sostanza.
2. Misurare l'angolo di rifrazione (θ₂) usando un gust o altro strumento adatto.
3. Se conosci l'indice di rifrazione del primo mezzo (N₁), è possibile calcolare l'indice della sostanza (N₂) usando la formula sopra.
2. Equazione di Cauchy:
* applicabile per: Materiali trasparenti nello spettro della luce visibile.
* Formula: n =a + (b/λ²) + (c/λ⁴) + ...
* A, B, C sono costanti specifiche del materiale.
* λ è la lunghezza d'onda della luce.
* Procedura:
1. Misurare l'indice di rifrazione della sostanza a diverse lunghezze d'onda usando un rifrattometro o altro strumento adatto.
2. Montare i punti dati sull'equazione di Cauchy per determinare le costanti A, B e C.
3. È quindi possibile utilizzare questa equazione per calcolare l'indice di rifrazione a qualsiasi altra lunghezza d'onda.
3. Equazione di Lorentz-Lorenz:
* applicabile per: Calcolo dell'indice di rifrazione in base alle proprietà molecolari del materiale.
* Formula: (n² - 1)/(n² + 2) =(4π/3) * n * α
* N è la densità numerica delle molecole.
* α è la polarizzabilità delle molecole.
* Procedura:
1. Determinare la densità del numero (n) delle molecole nella sostanza.
2. Calcola la polarizzabilità (α) delle molecole usando modelli teorici o dati sperimentali.
3. Sostituire questi valori nell'equazione di Lorentz-Lorenz per ottenere l'indice di rifrazione (N).
4. Equazioni di Fresnel:
* applicabile per: Calcolo dell'indice di rifrazione in base ai coefficienti di luce della riflessione e della trasmissione all'interfaccia tra due media.
* Formula: Equazioni matematiche complesse che coinvolgono coefficienti di riflessione e trasmissione, angolo di incidenza e indici di rifrazione.
* Procedura:
1. Misurare i coefficienti di luce della riflessione e della trasmissione a diversi angoli di incidenza.
2. Risolvi le equazioni di Fresnel usando i dati misurati per determinare l'indice di rifrazione della sostanza.
5. Metodi computazionali:
* applicabile per: Materiali e situazioni più complessi in cui i metodi analitici sono difficili.
* Procedura:
1. Utilizzare modelli computazionali basati sulla teoria elettromagnetica e sulle proprietà del materiale per simulare l'interazione della luce con la sostanza.
2. Il modello può prevedere l'indice di rifrazione in base alla risposta ottica simulata.
Scegliere il metodo giusto:
Il metodo migliore per determinare l'indice di rifrazione dipende dalla sostanza specifica, dalle apparecchiature disponibili e dalla precisione desiderata. La legge di Snell è semplice per le misurazioni semplici, mentre l'equazione di Cauchy è utile per la luce visibile. Le equazioni di Lorentz-Lorenz e Fresnel forniscono approcci più sofisticati per caratterizzare i materiali. I metodi computazionali sono particolarmente utili per sistemi complessi.
Nota: Questi metodi vengono in genere utilizzati per calcolare l'indice di rifrazione per la luce nello spettro visibile. Tuttavia, approcci simili possono essere applicati ad altre radiazioni elettromagnetiche, come la luce infrarossa o ultravioletta.
