Ogni scolaretto sa che la luce in un mezzo trasparente omogeneo si muove lungo un percorso rettilineo. Questo fatto ci permette di considerare molti fenomeni ottici nell'ambito del concetto di raggio di luce. Questo articolo parla dell'angolo di incidenza del raggio e del motivo per cui è importante conoscere questo angolo.
Un raggio di luce è un'onda elettromagnetica micrometrica
In fisica, ci sono onde di varia natura: sonore, marine, elettromagnetiche e alcune altre. Tuttavia, il termine "fascio" si applica solo alle onde elettromagnetiche, di cui fa parte lo spettro visibile. La stessa parola "raggio" può essere rappresentata come una linea retta che collega due punti nello spazio.
La luce (come un'onda) può essere vista come una linea retta, perché ogni onda implica la presenza di vibrazioni. La risposta a questa domanda sta nel valore della lunghezza d'onda. Quindi, per marine e sound, la lunghezza varia da pochi centimetri a decine di metri. Naturalmente, tali oscillazioni difficilmente possono essere chiamate un raggio. La lunghezza d'onda della luce è inferiore a un micrometro. L'occhio umano non è in grado di distinguere tali vibrazioni, quindi ci sembra cheche vediamo un raggio diretto.
Per completezza, va notato che il raggio di luce è visibile solo quando inizia a disperdersi su piccole particelle, come in una stanza polverosa o goccioline di nebbia.
Dove è importante conoscere l'angolo con cui il raggio colpisce l'ostacolo?
I fenomeni di riflessione e rifrazione sono gli effetti ottici più famosi che una persona incontra letteralmente ogni giorno quando si guarda allo specchio o beve un bicchiere di tè dopo avervi guardato il cucchiaino.
La descrizione matematica della rifrazione e della riflessione richiede la conoscenza dell'angolo di incidenza del raggio. Ad esempio, il fenomeno della riflessione è caratterizzato dall'uguaglianza dell'angolo di riflessione e di incidenza. Se descritti dal lato del processo di rifrazione, l'angolo di incidenza e l'angolo di rifrazione sono correlati tra loro attraverso le funzioni dei seni e gli indici di rifrazione del mezzo (legge di Snell).
L'angolo con cui un raggio di luce cade sull'interfaccia tra due mezzi trasparenti gioca un ruolo importante quando si considera l'effetto della riflessione totale interna in un materiale otticamente più denso. Questo effetto si osserva solo nel caso di angoli di incidenza maggiori di un valore critico.
Definizione geometrica dell'angolo considerato
Si può presumere che ci sia una superficie che separa i due ambienti. Questa superficie può essere piana, come nel caso di uno specchio, oppure può essere più complessa, come la superficie increspata del mare. Immagina che su questa superficie cadaraggio di luce. Come determinare l'angolo di incidenza della luce? Per fare questo è abbastanza semplice. Quella che segue è una sequenza di azioni da eseguire per trovare l'angolo desiderato.
- In primo luogo, devi determinare il punto di intersezione del raggio con la superficie.
- Attraverso O si dovrebbe tracciare una perpendicolare alla superficie considerata. Viene spesso chiamato normale.
- L'angolo di incidenza del raggio è uguale all'angolo tra esso e la normale. Può essere misurato con un semplice goniometro.
Come puoi vedere, non è difficile trovare l'angolo considerato. Tuttavia, gli studenti spesso commettono l'errore di misurarlo tra il piano e il raggio. Va ricordato che l'angolo di incidenza si misura sempre dalla normale, indipendentemente dalla forma della superficie e dal mezzo in cui si propaga.
Specchi sferici, lenti e raggi che cadono su di essi
La conoscenza delle proprietà degli angoli di incidenza di determinati raggi viene utilizzata nella costruzione di immagini in specchi sferici e lenti sottili. Per costruire tali immagini è sufficiente sapere come si comportano due diversi fasci quando interagiscono con i dispositivi ottici nominati. L'intersezione di questi raggi determina la posizione del punto dell'immagine. Nel caso generale si possono sempre trovare tre fasci diversi, il cui andamento è esattamente noto (il terzo raggio può essere utilizzato per verificare la correttezza dell'immagine costruita). Questi raggi sono nominati di seguito.
- In esecuzione parallela all'asse ottico principale del dispositivo. Passa attraverso il fuoco dopo la riflessione o la rifrazione.
- Un raggio che passa attraverso il fuoco del dispositivo. Riflette semprerifratto parallelamente all'asse principale.
- Attraverso il centro ottico (per uno specchio sferico coincide con il centro della sfera, per una lente è al suo interno). Tale raggio non cambia la sua traiettoria.
La figura sopra mostra gli schemi per la costruzione di immagini per diverse opzioni per la posizione dell'oggetto rispetto alle lenti sottili.
