Ottica geometrica Ottica

RIFLESSIONE Un raggio di luce incide nel punto O posto sulla superficie di separazione tra due mezzi materiali. Si ha un raggio riflesso e un raggio rifratto che devia dalla normale.

Leggi della riflessione I legge Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente giacciono tutti sullo stesso piano. II legge L'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione

Leggi della rifrazione I legge Il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di separazione giacciono tutti sullo stesso piano. II legge Legge di Snell-Cartesio n12 è l’indice di rifrazione del mezzo 2 rispetto al mezzo 1

Dimostriamo che : Proprietà degli indici di rifrazione: (2) (1) n1 e n2 si chiamano indici di rifrazione assoluti: indici di rifrazione di un mezzo rispetto al vuoto. e quindi Dimostriamo che :

Per le proprietà (1) e (2) si ha ad esempio:

RIFLESSIONE TOTALE

Quando un raggio passa da un mezzo come l’aria all’acqua, il raggio rifratto si avvicina alla normale perché l’acqua è un mezzo otticamente più denso. Se si fa il percorso inverso (dall’acqua all’aria) il raggio dovrà seguire per il principio di reversibilità del cammino ottico il percorso BOA e quindi in questo modo si allontana dalla normale.

Supponiamo quindi di far partire un raggio dall’acqua fino a incidere sulla superficie di separazione. Se si aumenta l’angolo di incidenza, si vede che il raggio rifratto si avvicina sempre di più alla superficie di separazione, finché ad un certo punto, per un dato valore dell’angolo di incidenza, detto angolo limite il il raggio rifratto diventa parallelo alla superficie di separazione. Se l’angolo di incidenza è maggiore dell’angolo limite il raggio rifratto non c’è più e il raggio è totalmente riflesso sul primo mezzo. Tale fenomeno si chiama riflessione totale.

L’angolo limite per la riflessione totale si può ricavare mediante la legge di Snell. Se nel mezzo otticamente più denso è : Se il secondo mezzo è l’aria L’angolo limite per la riflessione totale alla superficie di separazione tra il primo mezzo e l’aria sarà quindi:

m=0,±1, ±2, ±3… Onde elettromagnetiche Si propagano anche nel vuoto La loro velocità nel vuoto è costante c = 3 .108 m/s Le onde elettromagnetiche subiscono il fenomeno dell’interferenza S2 S1 Interferenza Costruttiva Interferenza distruttiva O m=0,±1, ±2, ±3…

Esperimento di Young (della doppia fenditura) Un fascio di luce monocromatica viene fatta passare attraverso due fenditure b, c. Si verifica il fenomeno della diffrazione. Ovvero le onde subiscono in alcune zone interferenza costruttiva, in altre interferenza distruttiva. Sullo schermo F si vede infatti un’alternanza di zone chiare (int. costruttiva) e zone scure (int distruttiva)

Luce: natura Ondulatoria o corpuscolare ? L’ esperimento di Young è molto importante perche dimostra la natura ondulatoria della luce, in quanto essa subisce un tipico fenomeno ondulatorio che è l’interferenza. Tuttavia, fenomeni dell’ottica geometrica, quali la riflessione e la rifrazione confermano la natura corpuscolare della luce Newton era un sostenitore della teoria corpuscolare Huygens, Young sostenevano invece la teoria ondulatoria Successivamente Einstein (1879 -1955) confermerà (come vedremo) con l’effetto fotoelettrico la natura corpuscolare della luce Ma… De Broglie (1892- 1987) scoprirà la natura ondulatoria della materia e quindi della luce. Luce: natura Ondulatoria o corpuscolare ?

Cos’è la luce: Un’onda o una particella ? Oggi la fisica ammette una natura duale della luce. In alcuni fenomeni essa si comporta come un’onda, in altri come una particella. Si può dire che essa è costituita da pacchetti d’onde La natura della luce sarà chiarita dalla meccanica quantistica.