RIFLESSIONE DELLA LUCE: ELEMENTI, LEGGI E APPLICAZIONI - FISICO - 2025

La riflessione della luce è il fenomeno ottico per il quale un raggio di luce cambia direzione e viene riflesso quando colpisce la superficie di separazione di due mezzi, senza poter attraversare detta superficie.

È un fenomeno fondamentale che si verifica in natura e che era già stato studiato nella Grecia classica. Tuttavia, le leggi che regolavano il riflesso della luce non furono enunciate fino a buona parte del diciassettesimo secolo. Fu lo scienziato olandese W. Snell a definire le leggi sia della riflessione che della rifrazione. In questo modo, queste leggi furono chiamate leggi di Snell.

Riflessione della luce nell'acqua. Pixabay

La stessa riflessione è un fenomeno generale che interessa tutte le onde, sebbene il caso della luce sia il più rappresentativo. Ogni volta che la luce cade su un corpo, si verifica un riflesso. A seconda dei colori dello spettro che il corpo assorbe e di quelli che riflette, vediamo il corpo di un colore o di un altro.

La riflessione è presente anche nella nostra vita quotidiana in questioni quotidiane come la formazione delle immagini negli specchi. Queste immagini possono essere spiegate dalle leggi della riflessione. Lo si vede anche nelle immagini riflesse sulla superficie dell'acqua, anche se in questo caso si verifica anche il fenomeno della rifrazione.

Elementi

Quando si studia la riflessione della luce, è necessario tenere in considerazione i seguenti elementi: luce, i due mezzi, la superficie di separazione del mezzo, il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie di separazione .

In fisica, il termine luce include l'intero campo di radiazione compreso nello spettro elettromagnetico, il termine luce visibile essendo riservato alla parte dello spettro che l'occhio umano percepisce.

Nella riflessione, occorre distinguere due mezzi. Il primo è il mezzo attraverso il quale viaggia l'onda. Il secondo o non lo attraversa o, se lo fa, avviene la rifrazione dell'onda. Tra i due media c'è quella che viene chiamata separazione dei media.

La normale è una linea perpendicolare al piano di separazione del supporto. Il raggio incidente è chiamato fascio di luce che raggiunge la superficie di separazione attraverso il primo mezzo. Da parte sua, il raggio riflesso è quello che viene riflesso dopo che il raggio incidente si scontra con questa superficie.

Leggi di riflessione

Sebbene Euclide sia stato il primo a pubblicare leggi di riflessione nel III secolo a.C., la verità è che fu nel 1621, con l'astronomo e matematico olandese Willebrord Snell van Royen, quando furono stabilite le attuali leggi di riflessione e rifrazione. .

Le due leggi della riflessione sono discusse di seguito.

Prima legge

La prima legge è riassunta nella seguente affermazione: il raggio incidente, il raggio normale (o perpendicolare al piano) e il raggio riflesso sono sullo stesso piano dello spazio.

Angoli di riflessione della luce. Nessun autore leggibile dalla macchina fornito. Presunto Arvelius (in base alle rivendicazioni sul copyright).

Seconda legge

La seconda legge di riflessione afferma che l'angolo di riflessione è esattamente lo stesso dell'angolo di incidenza.

Principio di Fermat

Sia le due precedenti leggi di riflessione, sia le leggi di rifrazione, possono essere dedotte dal principio di Fermat. Questo principio afferma che il percorso che un raggio di luce segue tra due luoghi nello spazio è sempre quello che impiega il minor tempo possibile.

Riflessione totale interna della luce

La riflessione interna totale della luce si verifica quando la luce incontra un mezzo con un indice di rifrazione, n ₂ , inferiore a quello del mezzo in cui si trova, n ₁ . In questo caso, la luce non è in grado di passare attraverso la superficie di separazione di entrambi i media e viene riflessa completamente.

Ovviamente questo si verifica solo per angoli di incidenza maggiori di quelli chiamati angolo critico.

La riflessione interna totale è la causa delle scintille che possono essere viste in un diamante tagliato.

Tipi di riflessione

La riflessione può essere di diversi tipi: speculare, diffusa o mista. Se si verifica un tipo di riflessione o un altro dipenderà principalmente dal tipo di superficie sul suo percorso.

Riflesso speculare

Quando la luce cade su una superficie liscia e levigata, si verifica una riflessione speculare.

Riflessione diffusa

Invece, quando la luce cade su una superficie non lucidata, la riflessione si verifica in tutte le direzioni nello spazio. Si dice, quindi, che ci sia stata una riflessione diffusa.

Mariacasandra

Riflessione mista

Come suggerisce il nome, la riflessione mista si verifica quando si verifica una combinazione dei due precedenti.

applicazioni

Il riflesso della luce ha diverse applicazioni. Così, ad esempio, il fenomeno della riflessione totale viene utilizzato in quello che è noto come prisma di Porro, che viene utilizzato nella fabbricazione di binocoli.

La riflessione totale viene utilizzata anche per la propagazione della luce nei cavi in ​​fibra ottica. Quindi, se hai una connessione Internet in fibra ottica nella tua casa, dovresti sapere che parte della responsabilità di godertela è dovuta al totale riflesso della luce.

Retroriflessione

La retroriflessione è un'applicazione della riflessione della luce, consistente nel riflettere la luce verso l'origine o la sorgente, qualunque sia il suo angolo di incidenza. Per ottenere ciò, vengono utilizzate superfici riflettenti piatte.

Un'applicazione specifica della retroriflessione è nei segnali stradali. Ciò consente alla luce dei fari di essere riflessa direttamente nella direzione di origine. Pertanto, il segnale appare potenziato in modo che il conducente riceva l'avvertimento del pericolo.

Sperimentare

Il fenomeno della riflessione della luce può essere verificato con alcuni semplici esperimenti casalinghi come quello che proponiamo di seguito. Puoi farlo a casa senza alcun rischio e vedere come la fisica è a portata di mano.

Riflessione interna totale dell'esperimento della luce

Per eseguire questo esperimento sono necessari solo un bicchiere, acqua, latte e un puntatore laser.

Per prima cosa riempite d'acqua il bicchiere, poi aggiungete qualche goccia di latte. Fatto ciò, il puntatore laser viene puntato verso il vetro sotto il livello dell'acqua. In questo modo il raggio luminoso del puntatore passerà attraverso l'acqua e si rifletterà sulla superficie dell'acqua con l'aria.

Inoltre, grazie alle goccioline di latte disciolte nell'acqua, è possibile seguire il percorso completo dell'onda luminosa ed osservare perfettamente sia il raggio incidente che quello riflesso. In ogni caso l'ideale è effettuare l'esperimento in una stanza con poca luce per apprezzare meglio l'andamento dell'onda riflessa.

Le cause

Come abbiamo spiegato in precedenza, questo fenomeno si verifica solo quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione maggiore a uno con indice inferiore. Allo stesso modo, affinché ciò avvenga, la luce deve influenzare la separazione del supporto con un angolo maggiore del cosiddetto angolo critico.

conclusione

Il riflesso della luce è un fenomeno naturale che ci accompagna quotidianamente nella nostra vita. È così, a tal punto, che percepiamo i colori grazie ad esso. Esistono prove del suo studio già nella Grecia classica, sebbene non sia stato fino al XVII secolo con Snell che le regole che lo governano iniziarono a essere definite.

Allo stato attuale, le sue applicazioni sono molte e varie. Alcuni, sicuramente non li avreste immaginati, e sono coinvolti in processi inaspettati come la trasmissione di informazioni attraverso cavi in ​​fibra ottica.

Non solo la fisica è in ogni cosa quando ci circonda, ma anche la luce ci accompagna inseparabilmente nella nostra scoperta della realtà. Non invano, è grazie a lei che percepiamo il mondo che ci circonda.

Riferimenti

1. Leggero (nd). In Wikipedia. Estratto il 27 febbraio 2019 da en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fisica: la natura delle cose. Mexico DF: International Thomson Editores.
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4. Leggero (nd). Su Wikipedia. Estratto il 1 marzo 2019 da en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teoria della riflessione, delle onde elettromagnetiche e delle particelle. Springer.