La riflessione della luce: leggi, glossario

La riflessione della luce è la variazione di direzione di un fronte d’onda in corrispondenza della superficie di separazione tra due mezzi diversi. La riflessione della luce avviene quando un raggio di luce rimbalza su una superficie e cambia direzione.

L’esempio più semplice di riflessione della luce visibile è la superficie di una piscina liscia, dove la luce incidente viene riflessa in modo ordinato per produrre un’immagine nitida dello scenario che circonda la piscina. 

Alcune delle prime descrizioni della riflessione della luce risalgono all’antico matematico greco Euclide, che condusse una serie di esperimenti intorno al 300 a.C. e sembra aver avuto una buona comprensione di come la luce viene riflessa. Tuttavia, solo un millennio dopo lo scienziato arabo Alhazen propose una legge che descriveva esattamente cosa accade a un raggio di luce quando colpisce una superficie liscia e poi rimbalza nello spazio.

Poiché la luce si comporta secondo certi aspetti come un’onda e in altri come se fosse composta da particelle, sono emerse diverse teorie indipendenti sulla riflessione della luce. Secondo le teorie basate sulle onde, le onde luminose si diffondono dalla sorgente in tutte le direzioni e, quando colpiscono uno specchio, vengono riflesse a un angolo determinato dall’angolo a cui arriva la luce. 

Secondo la teoria delle particelle, detta teoria corpuscolare, che differisce in alcuni dettagli importanti dal concetto di onda, la luce arriva allo specchio sotto forma di un flusso di minuscole particelle, chiamate fotoni, che rimbalzano via dalla superficie all’impatto.

a quantità di luce riflessa da un oggetto e il modo in cui viene riflessa dipendono fortemente dal grado di levigatezza o consistenza della superficie. Quando le imperfezioni della superficie sono più piccole della lunghezza d’onda della luce incidente come nel caso di uno specchio, praticamente tutta la luce viene riflessa in modo uniforme. 

La riflessione della luce può essere  categorizzata in due tipi di riflessione. La riflessione speculare è definita come luce riflessa da una superficie liscia a un angolo definito, mentre la riflessione diffusa è prodotta da superfici ruvide che tendono a riflettere la luce in tutte le direzioni

Glossario

Superficie riflettente: superficie che riflette la luce
Raggio incidente: raggio di luce che colpisce la superficie riflettente
Angolo di incidenza: angolo compreso tra il raggio incidente e la normale alla superficie
Raggio riflesso: raggio che rimbalza allontanandosi dalla superficie riflettente.
Angolo di riflessione: angolo compreso tra la normale alla superficie e il raggio riflesso
Riflessione speculare: fenomeno che si verifica quando la superficie colpita dalla luce è liscia e lucida, come un vetro o uno specchio, ma può essere anche l’acqua del mare se il mare non è agitato.
Riflessione diffusa: fenomeno che si verifica quando la superficie colpita dalla luce è ruvida. Il raggio riflesso si diffonde in direzioni casuali e quindi non si forma un’immagine.
Normale: linea retta perpendicolare alla superficie riflettente che funge da separazione tra il piano di incidenza e il piano di riflessione

Leggi della riflessione della luce

La prima legge della riflessione afferma che il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie dello specchio giacciono tutti sullo stesso piano.

La seconda legge della riflessione afferma che l’angolo di riflessione θ_r è uguale all’angolo di incidenza θ_i. Entrambi gli angoli sono misurati rispetto alla normale allo specchio.

Il punto di incidenza, il raggio incidente, il raggio riflesso e il piano di riflessione si trovano tutti sullo stesso piano.

Queste leggi valgono sia per la luce visibile che per tutte le altre lunghezze d’onda dello spettro elettromagnetico della luce. Si noti che la luce riflessa non si separa nelle sue componenti perché non è rifratta.

Queste leggi valgono se la superficie riflettente è piana mentre, se è concava o convessa le immagini da essi formate non sono sempre della stessa dimensione dell’oggetto come nel caso di uno specchio piano.