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La rifrazione e la riflessione totale
La rifrazione è quel fenomeno che accade quando la luce passa da un mezzo materiale ad un altro.
Appunti
Quando un raggio luminoso colpisce una superficie e vi passa attraverso, si parla di rifrazione della luce.
Scopri i diversi tipi di lente e in che modo rifraggono la luce. Le lenti possono essere:
- sferiche
- convergenti
- divergenti.
Contenuti di questa lezione su: La rifrazione e la riflessione totale
Le leggi della rifrazione
La rifrazione è il fenomeno in cui la luce, incidendo su un corpo non opaco, passa da un mezzo materiale a un altro (es. dall'aria all'acqua).
Il raggio che incide sulla superficie è detto raggio incidente mentre il raggio uscente dalla superficie è detto raggio rifratto.
L'angolo:
- tra il raggio di incidenza e la perpendicolare al piano è l'angolo di incidenza, come nella riflessione
- tra la perpendicolare al piano e il raggio rifratto dalla superficie è l'angolo di rifrazione.
Nel caso in cui la luce passi da un luogo più denso ad uno meno denso o viceversa, i raggi rifratti non escono in linea retta rispetto a quelli di incidenza ma si rifrangono con un'inclinazione diversa. Al variare dell'angolo di incidenza varia anche l'angolo di rifrazione, di conseguenza variano anche le lunghezze delle proiezioni dei raggi considerati nel seguente modo: £$n=\dfrac{OP}{OQ}$£ in cui con £$n$£ si intende l'indice di rifrazione.
Attenzione!
L'indice di rifrazione £$n$£ è il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto £$c$£ e la velocità della luce nel mezzo trasparente £$v$£
Nel vuoto abbiamo £$v = c$£ quindi l'indice di rifrazione del vuoto è £$n = 1 $£
Al raggio, che passa da un mezzo con indice di rifrazione £$ n_1$£ ad un mezzo con £$n_2$£, si possono applicare due leggi:
- Il raggio incidente, il raggio rifratto e la retta perpendicolare alla superficie di separazione dei due materiali nel punto di incidenza appartengono allo stesso piano
- Il rapporto tra i segmenti considerati è uguale al rapporto tra l'indice di rifrazione del secondo materiale e quello del primo materiale £$\frac{OP}{OQ} = \frac{n_2}{n_1}$£
La riflessione totale
La riflessione totale si verifica quando l'angolo d'incidenza supera un certo valore.
Esempio:
Se puntiamo un fascio luminoso, proveniente dall'acqua e diretto verso l'alto, si verificano allo stesso tempo riflessione e rifrazione.
All'aumentare dell'angolo di incidenza aumenta anche l'angolo rifratto e il raggio rifratto si avvicina alla superficie di separazione. Quando l'angolo di incidenza supera un certo valore (angolo limite) non si verificano più contemporaneamente la rifrazione e la riflessione, ma solo quest'ultima con intensità maggiore perché non si verifica più la rifrazione e il raggio rifratto è radente alla superficie di separazione.
Lenti convergenti
Le lenti convergenti o biconvesse sono più spesse al centro che ai bordi e fanno convergere nel fuoco un fascio di raggi paralleli all'asse ottico, la retta che congiunge i centri delle due superfici sferiche che delimitano la lente.
Le caratteristiche dell'immagine prodotta dalla deviazione dei raggi luminosi variano a seconda della distanza dell’oggetto dal centro (£$d_o$£) rispetto alla distanza focale (£$f$£):
- Se £$d_o > 2f$£ allora l'immagine risulta REALE, RIMPICCIOLITA e CAPOVOLTA
- Nel caso in cui £$f < d_o < 2f$£ l'immagine appare REALE, INGRANDITA e CAPOVOLTA
- Quando £$d_o = f$£ non si crea NESSUNA immagine
- Se £$ d_o < f$£ l'immagine è VIRTUALE, INGRANDITA e DRITTA.
Esempio.
Le lenti di ingrandimento oppure le lenti da vista per chi è presbite o ipermetrope.
Le lenti divergenti
Le lenti divergenti o biconcave sono più spesse ai bordi che al centro e dirigono un fascio di raggi paralleli all'asse ottico in modo che sembrino disperdersi dal fuoco.
L'immagine di qualsiasi lente divergente è VIRTUALE, RIMPICCIOLITA e DRITTA.
Esempio.
Lo spioncino della porta d'ingresso di un'abitazione.
