Riflessione

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Introduzione

Riflessione Fenomeno fisico che si verifica quando un’onda (una radiazione luminosa, un’onda meccanica o qualunque altra grandezza fisica che si propaghi nello spazio con moto ondulatorio), incidendo su una superficie di separazione tra due mezzi diversi, viene in parte o totalmente rimbalzata all’indietro. Nella maggioranza dei casi un fascio di onde viene riflesso solo in parte; la parte rimanente viene trasmessa al di là della superficie, subendo il fenomeno della rifrazione.

In altre parole, quando un’onda incontra sul suo cammino una superficie di separazione tra due mezzi diversi, si generano due nuove onde: una – l’onda riflessa – che si propaga all’indietro, nel mezzo da cui proviene l’onda incidente, e un’altra – l’onda rifratta – che penetra nel secondo mezzo. L’energia trasportata dall’onda incidente viene ripartita tra l’onda rifratta e l’onda riflessa secondo una proporzione che dipende dalle proprietà dei due mezzi, quantificate da un parametro detto indice di rifrazione. Nel caso di una superficie perfettamente riflettente, quale è uno specchio per la radiazione luminosa, la riflessione è pressoché totale e la maggior parte dell’energia viene trasferita all’onda riflessa; nel caso invece di un mezzo rifrangente, come il vetro o l’acqua, gran parte dell’energia viene trasmessa e il mezzo appare trasparente.

Il fenomeno della riflessione, che, come già specificato, riguarda onde di qualunque tipo, è particolarmente studiato per le onde luminose. In questo caso, è argomento di una branca dell’ottica detta ottica geometrica, che studia il comportamento della luce in tutti quei casi in cui la sua lunghezza d’onda e il suo carattere corpuscolare, che appaiono evidenti in fenomeni quantistici, possono invece essere trascurati. Un esempio di riflessione che riguardi onde diverse da quelle luminose è l’eco, la riflessione di onde sonore.

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Leggi della riflessione della luce

Le leggi della riflessione stabiliscono quali sono le relazioni geometriche che sussistono tra l’onda incidente e quella riflessa rispetto alla superficie di separazione tra i due mezzi. La prima legge afferma che l’onda incidente, l’onda riflessa e la retta normale alla superficie giacciono tutte su uno stesso piano. La seconda dice che se un’onda incide obliquamente su una superficie, l’onda riflessa se ne allontana in direzione simmetrica; in termini matematici, afferma che l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione, là dove per angolo di incidenza si intende quello formato dall’onda incidente con la retta normale alla superficie di separazione tra i due mezzi, e per angolo di riflessione l’angolo formato dall’onda riflessa con la stessa normale.

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Riflessione totale

In ottica, si parla di riflessione totale quando alla superficie di separazione tra due mezzi diversi l’onda incidente viene riflessa completamente ed è quindi nulla la componente rifratta. Il fenomeno si verifica soltanto in condizioni particolari: nel passaggio da un mezzo più denso a uno meno denso (ad esempio, dall’acqua all’aria) e per angoli di incidenza maggiori di un angolo limite, caratteristico di ciascun mezzo.

Il fenomeno della riflessione totale spiega, ad esempio, l’effetto per cui, nelle giornate particolarmente calde e afose, se si guarda una strada asfaltata in lontananza può sembrare che sia bagnata o coperta di macchie d’olio: le proprietà termiche dell’asfalto fanno sì che gli strati di aria a contatto con il suolo siano più caldi, e dunque più rarefatti di quelli più alti; un raggio di luce, quindi, attraversando l’aria in prossimità dell’asfalto, incontra una superficie di discontinuità – sebbene non netta – tra mezzi con proprietà rifrangenti diverse (gli strati di aria più densi e quelli meno densi); i raggi che incidono a un angolo maggiore dell’angolo limite subiscono quindi una riflessione totale, e un osservatore che guardi il suolo in lontananza ha la sensazione che la strada abbia le proprietà di una superficie perfettamente riflettente.

Il fenomeno della riflessione totale trova svariate applicazioni in strumenti ottici quali il prisma e il periscopio e, nel campo delle telecomunicazioni, nelle fibre ottiche; queste ultime sfruttano la riflessione totale per trasmettere segnali con straordinaria efficienza, senza significative perdite di intensità.