giammi07, 06.04.2017

Interpretazione dei fenomeni luminosi considerando la luce come un'onda

Con il termine [b][i][color=#c51414]onda[/color][/i][/b] si intende sia una qualunque perturbazione che si propaga in un mezzo materiale sia una grande distribuzione di energia che riempe lo spazio in cui si muove. Esistono due tipi di onde: trasversali e longitudinali [color=#1551b5](luce)[/color]. L'equazione di un'onda è: [b][color=#c51414]Sp(x;t)=Smax * sin[2π (t/T - x/λ)][/color][/b]. La prima persona ad avanzare una teoria ondulatoria fu [b][i][color=#c51414]Christiaan Huygens[/color][/i][/b] nel 1678, di fondamentale importanza infatti è il principio da lui elaborato nel 1690. Per il fisico la luce si propaga in un mezzo materiale, chiamato [color=#1551b5]etere[/color].

• 1. Equazione onda
• 2. Copia di Dalle onde circolari all'onda piana e il principio di Huygens

La luce si propaga [b][i][color=#c51414]parzialmente[/color][/i][/b] nei mezzi trasparenti, ovvero senza essere assorbita del tutto; mentre viene assorbita [b][i][color=#c51414]totalmente[/color][/i][/b] in quelli opachi. La legge della propagazione rettilinea afferma che in un mezzo trasparente omogeneo i raggi luminosi si propagano [color=#1551b5] in linea retta[/color]. Nei disegni è rappresentata un'onda bidimensionale a fronti d'onda piani in cui sono indicati un fronte d'onda, la direzione di propagazione e la lunghezza d'onda.

• 1. Immagini
• 2. Immagini 2

Quando un raggio di luce colpisce una superficie riflettente, si origina un [b][i][color=#c51414]raggio riflesso[/color][/i][/b]. Le leggi della riflessione affermano che: - Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale stanno sullo stesso piano; - l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione. Per quanto riguarda le onde, interponendo sul cammino dei fronti un ostacolo, si nota che tali fronti non vengono distrutti ma [color=#1551b5]si riformano[/color] dalla stessa parte da cui provengono.

• 1. Fenomeno della riflessione secondo Huygens
• 2. Filmato riflessione

Questo fenomeno è [b][i][color=#c51414]l'attraversamento [/color][/i][/b]da parte della luce di una superficie di separazione tra due mezzi materiali con indici di rifrazione diversi. Esso provoca sempre una deviazione del raggio incidente. La[b][i][color=#c51414] legge della rifrazione[/color][/i][/b] afferma che il raggio rifratto giace nel piano di incidenza e forma un angolo di rifrazione legato all'angolo di incidenza dalla relazione: [color=#c51414] n1 * sinθ1 = n2 * sinθ2[/color] L'[color=#1551b5]indice di rinfrazione[/color] di un mezzo è il rapporto tra le velocità con cui la luce si propaga nel vuoto e nel mezzo ( n = c/v ) e dipende dalla lunghezza d'onda della luce. Applicando il principio di Huygens a tale fenomeno, ne deriva che la velocità della luce è[color=#1551b5] maggiore[/color] nei mezzi meno rifrangenti.

• 1. Filmato rifrazione
• 2. Fenomeno della rifrazione secondo Huygens

Con questo termine si intende lo [b][i][color=#c51414]sparpagliamento [/color][/i][/b]di un fascio di luce che emerge da una stretta fenditura, la luce però produce anche figure di interferenza dette [color=#1551b5] figure di difrazione[/color]. Secondo la teoria ondulatoria della luce, se un'onda incontra una barriera, l'onda che la oltrepassa si allarga, cioè si diffrange. Si ha quindi la [color=#1551b5]deviazione[/color] di un'onda dalla direzione di propagazione originaria. I suoi effetti dipendono dal rapporto tra la lunghezza d'onda e la dimensione dell'ostacolo. Sullo schermo oltre la fenditura non si presenta una singola striscia illuminata, ma una serie di frange chiare e scure, alternate in modo simmetrico.

• 1. Diffrazione
• 2. Filmato diffrazione

L'interferenza è uno degli effetti prodotti dalla [b][i][color=#c51414]sovrapposizione[/color][/i][/b] di due onde. Questo fenomeno può essere di due tipi: costruttivo o distruttivo. Esso dipende da quanto le onde sono [color=#1551b5]in fase[/color] l'una rispetto all'altra. Nel caso di due onde luminose, con la stessa frequenza, il modello ondulatorio prevede che nei punti di interferenza costruttiva si rilevi un'intensità luminosa [color=#1551b5]maggiore[/color] di quella emessa da ciascuna sorgente. Nei punti invece di interferenza distruttiva i due segnali luminosi [color=#1551b5]si elidono[/color].

• 1. Filmato interferenza
• 2. Interferenza di onde