Fisica: dal moto alla luce

L’idea essenziale

La rifrazione è il cambiamento di direzione che può avvenire quando la luce passa tra mezzi con indice di rifrazione diverso. Frequenza resta fissata dalla sorgente, mentre velocità e lunghezza d’onda cambiano; gli angoli seguono la legge di Snell.

L’indice di rifrazione è definito da n = c/v . In un mezzo con n maggiore, la velocità di fase della luce è minore che nel vuoto. Quando un fronte d’onda entra obliquamente in un nuovo mezzo, il cambiamento di velocità porta a un cambiamento di direzione.

Gli angoli sono misurati rispetto alla normale alla superficie e soddisfano n₁ sinθ₁ = n₂ sinθ₂ . Passando verso un mezzo con indice maggiore, il raggio si avvicina alla normale; passando verso indice minore, si allontana dalla normale.

La frequenza della luce non cambia attraversando l’interfaccia. Poiché v = fλ, se cambia v a f costante deve cambiare la lunghezza d’onda λ. Per questo non bisogna attribuire la rifrazione a una variazione della frequenza.

Un raggio passa dall’aria, n ≈ 1,00, al vetro con n = 1,50 e incide a 30°. sinθ₂ = (1,00/1,50)sin30° = 1/3, quindi θ₂ ≈ 19,5° : il raggio si avvicina alla normale.