Descrizione

Secondo la legge della riflessione il raggio di incidenza, di riflessione e la normale alla superficie appartengono allo stesso piano e l'angolo di riflessione è uguale all'angolo di incidenza:

$$\theta_i=\theta_r$$

La riflessione è un fenomeno che riguarda le onde, sia meccaniche sia elettromagnetiche.

La rifrazione invece è un fenomeno che avviene quando un'onda passa attraverso due mezzi aventi indice di rifrazione diverso, quindi una parte della luce viene riflessa, mentre una parte viene rifratta. Quando l'onda passa da un mezzo con indice di rifrazione maggiore ad uno con indice di rifrazione minore il raggio rifratto si allontana dalla normale, nel caso contrario si avvicina alla normale. La sua velocità, e quindi anche il suo angolo rispetto alla normale, cambia in base alla legge di Snell, secondo cui: $$n_{1}\sin\theta_{1}=n_{2}\sin \theta_{2}\,$$ e secondo cui il raggio incidente, quello rifratto e la normale sono complanari.

Per un certo valore dell'angolo incidente si genera il fenomeno della riflessione interna totale: ovvero tutta l'onda proveniente dalla sorgente viene riflessa. Per valori superiori di un determinato angolo chiamato angolo critico si verifica sempre questo fenomeno. Il valore dell'angolo critico è il valore che assume l'angolo di incidenza quando l'angolo rifratto è uguale a 90° ossia: $$\theta_{crit}=\arcsin\left(\frac{n_2}{n_1}\right)$$

Utilizzando un prisma a forma di triangolo rettangolo isoscele è possibile osservare in diversi modo la riflessione interna:

• Se l'onda incide perpendicolarmente sull'ipotenusa allora questa subirà altre due riflessioni totali e il risultato netto è un'onda che viaggia incontro alla sorgente.

• Se l'onda incide perpendicolarmente su uno dei due cateti, allora al netto è come se l'onda avesse subito una riflessione di 90°; lo stesso accade quando l'onda indice sull'ipotenusa con un'inclinazione di 45°

“I problemi della fisica”, John D Cutnell, Kenneth W Johnson, David Young, Shane Stadler, Edizione italiana a cura di Claudio Romeni 2015.