L'ottica geometrica considera un fascio di luce come un insieme di sottili fascetti rappresentabili mediante linee rette che individuano la direzione di propagazione. I fascetti luminosi vengono detti raggi di luce. Del resto quest'ipotesi viene confermata dall'osservazione della formazione dei coni d'ombra che vengono a formarsi quando la luce emanata da un sorgente incontra un corpo opaco.
Utilizzando il modello dell'ottica geometrica, il fenomeno della riflessione di un raggio di luce sulla superficie di uno specchio segue la seguente legge:
Quando un raggio di luce incide su un piano liscio con un angolo di incisione i, esso si riflette secondo una direzione che forma, con la perpendicolare al piano nel punto di incidenza, un angolo di rilfessione r uguale ad i.
Deve però essere anche soddisfatta la condizione che:
Il raggio incidente, il raggio riflesso e la perpendicolare giacciono tutti sullo stesso piano.
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i = r
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La rifrazione avviene quando un raggio di luce giunge sulla superficie di un mezzo trasparente e, penetrndo in esso, devia bruscamente la sua direzione. La rifrazione segue la legge secondo la quale:
Quando un raggio di luce passa da un mezzo ad un altro, entrambi trasparenti, devia in modo tale che l'angolo di incidenza e di rifrazione siano legati della relazione:
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Come nel caso della riflessione, deve essere soddisfatta la condizione che:
Il raggio incidente, il raggio rifratto e la perpendicolare giacciono tutti sullo stesso piano.
Il rapporto tra il seno dell'angolo incidente ed il seno dell'angolo rifratto
è uguale all'indice di rifrazione relatico del mezzo 2 rispetto al
mezzo 1. Si può quindi anche dire:
Questo indice è sempre uguale al rapporto tra la velocità di
propagazione della luce nel primo mezzo e la velocità di propagazione
della luce nel secondo mezzo.
Se n > 1 allora la luce passa da un mezzo in cui viaggia più velocemente (meno
denso) ad uno in cui viaggia più lentamente (più denso)
Se un raggio di luce proviene da un mezzo più rifrangente verso un mezzo meno rifrangente si avrà:
- n1 > n2 quindi
- Sen i / Sen r < 1
- e quindi: i < r
In generale dunque:un raggio di luce che passa da un mezzo più rifrangente a un mezzo meno rifrangente (n1 > n2) si allontana dalla perpendicolare alla superficie di incidenza.
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Da questo si può capire che esisterà un angolo limite in corrispondenza del quale r sia uguale a 90°. Oltre questo valore non ci sarà più rifrazione ma solo riflessione. |