Apparecchio di Silbermann
Per la riflessione e la rifrazioneTratto da Roberto Vergara Caffarelli, STRUMENTI SCIENTIFICI TRA XVIII E XIX SECOLO NEL DIPARTIMENTO DI FISICA DELL' UNIVERSITA' DI PISA, in:
C.A. Segnini e R. Vergara Caffarelli, ANTICHI STRUMENTI SCIENTIFICI A PISA (SEC. XVII - XX), pp. 138 - 139, Pisa, 1989.
Descrizione
L'apparecchio di Silbermann serve per la dimostrazione delle leggi della riflessione e della rifrazione.
La prima figura mostra l'apparecchio pronto per la verifica delle leggi della riflessione. L'apparecchio consiste in uno specchio piano A, fissato al centro del cerchio di ottone graduato MBNB', disposto verticalmente. Due alidade S e R possono girare liberamente sopra un cardine centrale, dietro il cerchio. L'alidada S porta all'estremità uno specchio piano m per mezzo del quale viene diretto verso il centro, parallelamente al piano del cerchio graduato, un sottile fascio oc di raggi luminosi, ottenuto con un diaframma a tubetto o su cui è montato lo specchio; questo fascio viene ulteriormente ristretto per mezzo di una piccola apertura situata in un traguardo, vicino al cerchio. L'altra alidada R porta un secondo diaframma a tubetto d con una apertura o'. Lo zero della graduazione, che è tracciata a destra e a sinistra fino a 180 gradi, è segnato in B dalla verticale che passa per il centro del cerchio.
Il raggio incidente viene riflesso dallo specchio A e l'alidada R viene spostata fino a far passare il fascio luminoso attraverso il foro del diaframma o'.
Si verifica che il raggio incidente, quello riflesso e la normale allo specchio stanno nello stesso piano, parallelo al cerchio. Inoltre i numeri delle divisioni compresi tra il punto B e ciascuna delle alidade misurano rispettivamente gli angoli di incidenza e di riflessione. Nell'esperienza questi due numeri e perciò i due angoli sono esattamente uguali.
La seconda figura mostra lo stesso apparecchio a cui, tolto lo specchio A, è stato fissato sul cerchio graduato un vaso cilindrico di vetro, che viene riempito di acqua fino al livello del centro del cerchio. Come prima, per mezzo dell'alidada S un sottile fascio di luce viene diretto verso il centro del cerchio. Incontrando l'acqua i raggi luminosi si rifrangono e poi continuano in linea retta e, uscendo perpendicolarmente alla superficie cilindrica del vaso, continuano nella stessa direzione e possono essere intercettati dal diaframma d e fatti passare attraverso l'apertura o'. Come prima, gli angoli sono misurati con le alidade S e R. Sul piede dell'apparecchio è fissato un regolo orizzontale HH', con scala graduata in millimetri, a destra e a sinistra del centro, da 0 a 200, su cui si leggono, proiettando verticalmente sul regolo le estremità delle alidade S e R, due lunghezze proporzionali ai seni degli angoli di incidenza e di rifrazione.
Variando l'angolo di incidenza si può verificare che il rapporto tra queste due lunghezze, e quindi tra i seni degli angoli di incidenza e di rifrazione, è costante. A questo rapporto costante si dà il nome di indice di rifrazione relativo del secondo mezzo rispetto al primo.
Si facilita l'osservazione del raggio rifratto aggiungendo al diaframma cilindrico o' uno schermo di vetro smerigliato, su cui si riceve il raggio rifratto. I raggi luminosi vengono resi visibili aggiungendo polvere in sospensione nell'acqua e fumo nell'aria. Nell'acqua si può aggiungere il solfato di chinino, sciolto con acido solforico, e si può renderla fluorescente per mezzo di qualche goccia di latte o con una soluzione alcolica di fluorescina. Si trova in genere che l'angolo di rifrazione è sempre minore di quello di incidenza.
L'apparecchio è stato inventato da Otto von Guericke (1602-1686) che fu borgomastro di Magdeburgo nel 1646, a cui si deve anche l'invenzione della macchina pneumatica.
Nel 1654 a Regensburg davanti al Reichstag e all'imperatore Ferdinando III Guericke esegui un esperimento con gli emisferi, che furono separati solo con la forza di sedici cavalli, quattro paia per ciascun emisfero.
Bibliografia
GANOT (1874), pp. 364-365 e pp. 382-383. DAGUIN (1879), t. IV, pp. 93-94. JAMIN (1887), t.III, pp. 58-60. VIOLLE (1888), t. II, premiére partie, pp. 319-320 e pp. 392-393. BATTELLI, CARDANI, (1917), vol.II, pp. 203-204.