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

5.1. RIFLESSIONE E RIFRAZIONE 89
mezzo più rifrattorio a uno meno (n1 > n2, n1/n2 > 1) oltre un certo angolo
di incidenza θl, detto angolo limite, si avrà sin θt > 1. Poichè non esiste
alcun angolo reale il cui seno sia maggiore di uno, questo indica che non si ha
più l’onda trasmessa, ma esclusivamente riflessione. Questo fenomeno viene
detto riflessione totale. Dalla definizione è immediato notare che l’angolo
limite di incidenza si ha in corrispondenza di sin θl = n2/n1, ossia θl =
arcsin n2/n1. Il fenomeno dell’angolo limite è di basilare importanza per le
fibre ottiche: sono cavi, usualmente in materiale plastico, in cui una guaina
riveste un corpo centrale trasparente alla luce (o alla radiazione e.m. di una
certa frequenza) in modo che l’indice di rifrazione della guaina maggiore di
quello del corpo centrale. Inviando nell corpo centrale un fascio collimato di
luce quasi parallelo all’asse del cavo esso subirà una serie di riflessioni totali
potendosi così trasmettere a grandi distanze senza dispersioni e assorbimenti
rilevabili. Le applicazioni di questa tecnica sono innumerevoli (endoscopia,
telecomunicazioni...).
5.1.2 Intensità delle onde riflesse e rifratte
Sinora ci siamo occupati delle direzioni delle onde nei fenomeni di riflessione
e rifrazione. Ad ogni modo la direzione di propagazione non è l’unica caratteristica
misurabile di un’onda (a prescindere dalla frequenza). Una di queste,
importante è l’intensità. Esistono allo scopo precise relazioni che legano le
intensità di onde riflessa e trasmessa con quella incidente. Le formule relative
sono dette di Fresnel. Due caratteristiche salienti di tale fenomeno sono:
• la somma delle intensità di onda riflessa e rifratta deve essere uguale a
quella dell’onda incidente, come risulta dal principio di conservazione
dell’energia;
• le intensità di onda riflessa e trasmessa dipendono dallo stato di polarizzazione
dell’onda incidente, a seconda che tale polarizzazione, relativa
al campo elettrico, sia nello stesso piano od ortogonale a quello
di incidenza.
5.1.3 Riflessione su conduttori
Esaminiamo ora il fenomeno della riflessione sui conduttori, nel caso particolare
della luce visibile, radiazione la cui pulsazione è dell’ordine di ω 10 15
rad/s (ricordiamo che la frequenza è dell’ordine di 10 14 Hz), possiamo quindi
usare il limite di alte frequenze ωτ > 1, ed essendo la pulsazione di plasma
ω 10 16 rad/s superiore a quella della luce l’indice di rifrazione sarà