Rifrazione

La rifrazione, originata dalla parola latina refractio, è l'azione e la conseguenza della rifrazione. Questo verbo si riferisce a far cambiare direzione a una certa radiazione passando obliquamente da un mezzo a un altro con una diversa velocità di propagazione.

La rifrazione, quindi, è un cambiamento nella direzione di un'onda mentre passa da un mezzo a un altro. Perché questo cambiamento avvenga, l'onda deve colpire la superficie che separa i due mezzi con un angolo obliquo, e i due mezzi devono avere diversi indici di rifrazione.

Il termine rifrazione è spesso confuso con la riflessione, quindi è necessario definire leggermente quest'ultima: è il rimbalzo di un raggio quando colpisce una superficie liscia e lucida e ritorna al mezzo precedente. In questo caso è vero che: la normale e il raggio incidente formano un angolo uguale a quello che la normale forma con il raggio riflesso; la normale, il raggio incidente e il raggio riflesso sono nello stesso piano.

L'indice di rifrazione è il rapporto tra le velocità di propagazione di un'onda nel vuoto e in un altro mezzo X. Il cambiamento di direzione, invece, può essere spiegato dalla cosiddetta legge di Snell che, a sua volta, deriva dal principio di Fermat.

Il principio di Fermat, invece, appartiene al campo dell'ottica (la branca della fisica che considera la luce un'onda, grazie alla quale spiega alcuni fenomeni che non potrebbe, se presa come raggio), e propone quanto segue: il percorso che la luce percorre quando si propaga tra due punti è tale che non potrebbe essere fatto in un tempo più breve.

Siccome questa affermazione non copre tutte le possibilità, lo stesso principio è stato esteso per corrispondere alle scoperte e ai concetti della fisica moderna, così che ora può essere spiegato come segue: il percorso che la luce percorre quando si propaga tra due punti è tale che il tempo che impiega non cambia, indipendentemente dalle possibili modifiche applicate al percorso.

La legge di Snell (conosciuta anche come legge di Snell-Descartes) è una formula usata per calcolare l'angolo di rifrazione della luce quando passa attraverso la superficie che separa due mezzi di propagazione (sia la luce che qualsiasi onda elettromagnetica), che devono avere diversi indici di rifrazione. Va notato che il nome del matematico dietro questa scoperta è Willebrord Snel van Royen, e che la doppia 'l' è nata come una combinazione di Snel e Willebrord.

Un'altra affermazione presente nella legge di Snell è che il risultato della moltiplicazione del seno dell'angolo di incidenza per l'indice di rifrazione è costante per tutti i raggi luminosi incidenti sulla superficie che separa due media.

L'esempio più comune di rifrazione è il fenomeno che si verifica quando un'asta o un bastone di legno viene inserito in una tazza piena d'acqua. A causa della rifrazione della luce, si genera un effetto ottico che fa apparire l'asta rotta.

È importante notare che la rifrazione è un fenomeno che può essere visto in qualsiasi onda, oltre la luce. Anche le onde generate da un terremoto e le onde radio sono suscettibili di rifrazione.

La rifrazione atmosferica, infine, fa apparire le stelle più alte della loro posizione reale, poiché ciò che si osserva è modificato dal fenomeno della rifrazione prodotto dall'atmosfera.