Riflessione e rifrazione della luce

Il riflesso e la rifrazione della luce sono due fenomeni fisici che un raggio di luce può sperimentare. Nella riflessione, il raggio luminoso rimbalza su una superficie, mentre nella rifrazione il raggio luminoso che passa da un mezzo all'altro cambia il suo angolo di propagazione.

	Riflessione della luce	Rifrazione della luce
Definizione	Fenomeno ottico in cui il raggio di luce rimbalza quando incontra un materiale.	Fenomeno ottico in cui il raggio luminoso cambia direzione quando passa attraverso un mezzo di diversa densità.
Componenti (modifica)	Fulmine incidente Raggio riflesso Superficie riflettente Linea normale Angolo di incidenza Angolo riflesso	Fulmine incidente Raggio rifratto Superficie tra i media Linea normale Angolo di incidenza Angolo di rifrazione
Metà	Si verifica nello stesso mezzo	Si verifica al confine tra due mezzi di diversa densità
Legislazione	I raggi normali, incidenti e riflessi si trovano sullo stesso piano Angolo di incidenza = angolo di riflessione	I raggi normali, incidenti e rifratti si trovano sullo stesso piano L'indice di rifrazione del mezzo 1 volte il seno dell'angolo di incidenza è uguale all'indice di rifrazione del mezzo 2 volte il seno dell'angolo di rifrazione: n1. sin (αDue) = nDue. sin (αDue)
Caratteristiche	La velocità di propagazione della luce non cambia La frequenza dell'onda luminosa non cambia L'intensità del raggio riflesso è inferiore	La velocità di propagazione della luce cambia. Dipende dall'indice di rifrazione del mezzo.
Esempi	Caleidoscopio Forno solare Specchi Gemma splendente Alone solare	Doppia immagine negli acquari Paglia discontinua Rifrattometria

Cos'è il riflesso della luce?

Il riflesso della luce è il fenomeno che si verifica quando si ha la sensazione che un raggio di luce rimbalzi su una superficie.
Quello che effettivamente accade è che il raggio di luce viene restituito quando entra in collisione con un mezzo diverso da quello che si sta muovendo, come accadrebbe quando un pallone viene calciato contro un muro.

Nel riflesso della luce puoi distinguere il raggio originale o fulmini incidenti e il raggio che viene restituito o raggio riflesso. Nel punto in cui i raggi incidente e riflesso si incontrano, viene tracciata una linea immaginaria perpendicolare alla superficie, nota come normale.

Tra il raggio incidente e il normale si forma l'angolo di incidenza e tra il normale e il raggio riflesso si forma l'angolo di riflessione. Pertanto, la direzione in cui viene riflessa la luce dipende dalla forma della superficie riflettente e dalla direzione del raggio incidente..

La luce ha una frequenza d'onda e una velocità uguali sia nel raggio incidente che nel raggio riflesso. Tuttavia, l'intensità della luce riflessa è inferiore alla luce incidente..

Leggi di riflessione della luce

Le leggi della riflessione della luce spiegano la propagazione del raggio luminoso quando viene restituito. Ci sono due leggi:

• Prima legge: il raggio incidente, la normale alla superficie incidente e il raggio riflesso si trovano sullo stesso piano.

• Seconda legge: l'angolo di incidenza α e l'angolo di riflessione β sono uguali. Se l'angolo di incidenza è pari a 30 ° C, l'angolo di riflessione è pari a 30 ° C. Se la luce cade perpendicolarmente, l'angolo di incidenza e l'angolo di riflessione sono pari a 0 ° C, quindi la luce verrà riflessa invertendo la direzione di propagazione..

Esempi di riflessione della luce

La riflessione della luce si verifica in natura in molte situazioni e con varie applicazioni.

Forno solare

In molti luoghi la luce solare viene utilizzata per cucinare, attraverso forni solari, progettati con superfici curve lucide che riflettono e concentrano i raggi in una piccola area.
Il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica ha costruito una fornace solare a Odeillo per studiare le proprietà dei materiali in ambienti ad alta temperatura solare. Questo forno si basa sulla concentrazione dei raggi solari per riflessione, raggiungendo 1000 kilowatt per metro quadrato..

Immagine speculare

Uno specchio è una superficie liscia dove i raggi di luce rimbalzano e un'immagine è formata dal riflesso della luce. Gli specchi più comuni sono specchi piatti realizzati con un pezzo di vetro rivestito su un lato con argento o nitrato di alluminio..

Caleidoscopi

Un caleidoscopio è uno strumento ottico costituito da un tubo con specchi interni e pezzi di vetro colorato. Quando il caleidoscopio viene ruotato, si formano figure di vari motivi multicolori, a causa del riflesso della luce all'interno del giocattolo.

Riflessione interna totale

La riflessione interna totale è una riflessione speciale che può essere osservata nelle gemme, come i diamanti. In questo caso, la luce entra nel diamante con un'inclinazione tale che i raggi vengono riflessi all'interno del cristallo, rimbalzando i raggi contro le facce interne.

Alone solare

A volte possiamo vedere un cerchio diffuso che circonda il sole. Questo è prodotto dal riflesso della luce solare sulla superficie delle goccioline d'acqua che galleggiano nell'atmosfera..

Qual è la rifrazione della luce?

La rifrazione della luce si verifica quando la luce passa da un mezzo all'altro. È il fenomeno che spiega perché un oggetto dritto sembra piegato quando lo mettiamo in acqua. Il raggio di luce viene deviato quando passa a un mezzo diverso da quello da cui proviene.

La rifrazione della luce avviene sulla superficie di separazione di mezzi di diversa densità come aria e acqua, o aria e vetro, che influisce sulla velocità di propagazione della luce. La deviazione dalla direzione di propagazione sarà tanto maggiore quanto maggiore sarà la differenza nella velocità di propagazione nei due mezzi.

Nella rifrazione della luce si distinguono il raggio incidente e il raggio rifratto. L'angolo di incidenza si forma tra il raggio incidente e la linea normale. Mentre tra il raggio rifratto e la normale si forma l'angolo di rifrazione.

Ogni mezzo ha un file indice di rifrazione (n) che è il rapporto tra la velocità di propagazione della luce nel vuoto (c) e la velocità di propagazione della luce in quel mezzo (v):

n = c / v

L'indice di rifrazione è inversamente proporzionale alla velocità della luce nel mezzo; ovvero, maggiore è l'indice di rifrazione, minore è la velocità di propagazione e viceversa. Pertanto, per vetro, acqua e plastica è maggiore di 1; non ha unità, poiché è una relazione tra le velocità.

La rifrazione della luce può avvenire contemporaneamente alla riflessione. Ad esempio, se la luce cade su una faccia di un mattone di vetro, viene riflessa e rifratta al confine aria-vetro..

Leggi di rifrazione (legge di Snell-Descartes)

Le leggi della rifrazione spiegano come si verifica questo fenomeno. Fu il fisico e matematico Christiaan Huygens a dedurre queste leggi che sono riassunte in:

• Prima legge: il raggio incidente sulla superficie di separazione di due mezzi, la normale alla superficie nel punto di incidenza e il raggio rifratto si trovano sullo stesso piano.
• Seconda legge: gli indici di rifrazione n₁ e n_Due, l'angolo di incidenza α₁ e l'angolo di rifrazione α_Due sono correlati dalla seguente espressione:

n₁. sin (α_Due ) = n_Due. sin (α_Due)

Quando la luce è perpendicolare incidente (angolo di incidenza uguale a 0) non c'è deflessione della luce, cioè il raggio incidente segue il suo percorso lineare.

Esempi di rifrazione della luce

La rifrazione della luce spiega molti dei fenomeni che incontriamo nella nostra vita quotidiana. Vediamo alcuni esempi.

La paglia discontinua

Quando un oggetto diritto, come una matita o una cannuccia, viene posto in un bicchiere d'acqua o altro liquido, sembra rompersi.

Doppia immagine nei serbatoi d'acqua

L'acqua ha un indice di rifrazione diverso dall'aria. Ecco perché quando vediamo oggetti o esseri all'interno di un acquario, possiamo vedere più di un'immagine..

Rifrattometria

L'indice di rifrazione di una sostanza viene utilizzato per indicare la concentrazione di alcuni composti. Per questo, viene utilizzato uno strumento chiamato rifrattometro, in cui alcune gocce della soluzione vengono posizionate su una superficie prismatica e viene misurato l'angolo di rifrazione..

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