L'ottica geometrica

Tempi: 2 ora
Prerequisiti: conoscenza delle funzioni seno e coseno; conoscenza del significato di indice di rifrazione di un mezzo trasmissivo
Obiettivi: compredere il significato dei fenomeni di riflessione e rifrazione di un raggio ottico che passa da un mezzo ad un altro

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Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo all'altro

Un raggio luminoso (raggio incidente) che colpisce la superficie di separazione di due mezzi si divide in due parti:

• un raggio riflesso, che continua a propagarsi nel primo mezzo


• un raggio rifratto, che si propaga nel secondo mezzo

Le leggi ottiche che governano questo fenomeno, note come Leggi di Snell, consentono di determinare l'angolo β che il raggio riflesso (angolo di riflessione) e l'angolo γ che il raggio rifratto (angolo di rifrazione) formano con la normale alla superficie di separazione dei due mezzi.

In particolare, quindi:

• Legge di riflessione

• Legge di rifrazione
  

Dove n1 e n2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi. In particolare, possono venire a determinarsi due diverse situazioni:

• se n1 minore n2 ---> allora il raggio rifratto tende sempre ad avvicinarsi alla normale


• se n1 maggiore n2 ---> allora il raggio rifratto tende sempre ad allontanarsi dalla normale. In questo caso esiste un valore di α per il quale l'angolo di rifrazione vale 90 gradi. Questo angolo è detto angolo di incidenza limite al di sopra del quale la rifrazione si trasforma in riflessione totale.

La propagazione di un raggio luminoso in un a fibra ottica sfrutta proprio il fenomeno della riflessione totale mediante il quale la luce resta imprigionata all'interno del nucleo e si propaga per continue riflessioni.