RIFRAZIONE E RIFLESSIONE TOTALE

Rifrazione La rifrazione è una proprietà di tutte le forme di energia che si propagano per onde, compresa la luce. Le onde della luce viaggiano solitamente in linea retta, ma, passando da un materiale trasparente a un altro, vengono rifratte, cioè deviate. È un fenomeno dovuto alla diversa velocità della luce in mezzi diversi: il passaggio da un mezzo a bassa densità come l'aria a un mezzo a densità elevata come l'acqua ne riduce la velocità e ne causa la deviazione (eccetto nel caso in cui entri perpendicolarmente alla superficie del mezzo).

La Legge di Snell La legge di Snell descrive quanto i raggi sono deviati quando passano da un mezzo ad un altro. Se il raggio proviene da una regione con indice di rifrazione n1 ed entra in un mezzo ad indice n2 gli angolo di incidenza θ1 e di rifrazione θ2 sono legati dall'espressione:

Gli Indici di Rifrazione elio1,000 036 aria in condizioni normali 1,000 292 6 anidride carbonica 1,000 45 ghiaccio 1,31 acqua (20 °C) 1,333 etanolo 1,36 glicerina 1,472 9 sale 1,516 bromo 1,661 vetro (tipico) da 1,5 a 1,9 diamante 2,419 silicio 3,4 fosfuro di gallio 3,5

L’esperimento L’esperimento consiste nel verificare in maniera scientifica la legge di Snell attraverso questo strumento antico simile per funzione all’apparecchio di Muller.

La Rifrazione Sperimentale

…e ora i calcoli Sapendo che gli angoli sono di 48° quello formato dal raggio e dalla linea d’orizzonte e di 33° quello formato dalla rifrazione del raggio stesso. Conoscendo inoltre l’indice di rifrazione dell’aria (1.0003) e quello dell’acqua (1.33) il calcolo sarà relativamente semplice. Sen48° n1 Sen33° n2

Riflessione Totale La riflessione totale è un fenomeno che avviene nel caso in cui, considerati due diversi mezzi di propagazione della luce, il primo mezzo sia più rifrangente del secondo. Quando la luce passa da un mezzo più denso ad uno meno denso, all'aumentare dell'angolo di incidenza i, aumenta anche l'angolo di rifrazione r. Il raggio rifratto si allontanerà progressivamente dalla normale fino ad arrivare, ad un certo punto, a formare con essa un angolo di 90°. Da questo punto in poi avremo solo il fenomeno della riflessione; tutta la luce si riflette, come se la superficie di separazione dei due mezzi fosse uno specchio. L'angolo di incidenza a cui corrisponde un angolo di rifrazione di 90° è chiamato angolo limite l.

Un caso di riflessione totale

Un caso particolare, L’angolo limite