Dispense del corso di Elementi di Fisica della Materia - Skuola.net

Capitolo 5
Ottica ondulatoria
5.1 Riflessione e rifrazione
La propagazione, e quindi la velocità di un’onda elettromagnetica, dipendono
dal mezzo materiale in cui essa si viene a trovare. In particolar modo,
abbiamo ricavato come varia la velocità in termini di modulo, grazie all’indice
di rifrazione, o meglio, alla sua parte reale, e sottolineato il fenomeno
della dispersione. Ci ripromettiamo ora di esaminare come vari la velocità
in termini di direzione. All’atto pratico, quando un’onda incide sulla superficie
di separazione tra due mezzi materiali, essa si divide in due parti: una
torna indietro nel materiale di provenienza, l’onda riflessa, mentre un’altra
si propaga avanti nel nuovo mezzo, l’onda rifratta. Determineremo quindi
le relazioni tra le direzioni e i moduli delle velocità delle onde incidente, riflessa
e rifratta (ricordiamo che in questi processi si mantengono costanti la
pulsazione e la frequenza), che saranno anche indipendenti dal tipo di onda,
dato che la derivazione di tali relazioni fa uso di nozioni generali di onde.
Tali leggi, note come leggi della riflessione e della rifrazione, sono alla base
dell’ottica geometrica. Invece la relazione tra le ampiezze (e di conseguenza
anche tra le intensità) dipende dalla particolare natura delle onde. Nel caso
di onde elettromagnetico le relazioni tra le ampiezze dei campi delle onde
incidente, riflessa e rifratta prendono il nome di formule di Fresnel, ma ci
limiteremo a un riassunto molto sommario delle loro conseguenze.
5.1.1 Leggi di Cartesio e Snell
Supponiamo quindi di avere due mezzi materiali separati da un piano xy a
quota z = 0 in un oppportuno sistema di riferimento. Denominiamo 1 il
mezzo in cui si propaga l’onda incidente e in cui si propagherà quella riflessa,
mentre il mezzo 2 sarà quello in cui si avrà la propagazione dell’onda rifratta.
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