Reflexia și refracția luminii

Propagarea luminii

În medii omogene lumina se propagă în LINIE DREAPTĂ. Viteza luminii în vid: $c = 3 \cdot 10^8 \; \text{m/s}$; în orice mediu material, viteza e mai mică.

Reflexia

Întoarcerea luminii în mediul din care a venit, la întâlnirea unei suprafețe. Legile reflexiei:

1. raza incidentă, normala și raza reflectată sunt în același plan;
2. unghiul de reflexie = unghiul de incidență: $\hat{r} = \hat{i}$ (unghiurile se măsoară față de NORMALĂ).

Refracția

Schimbarea direcției luminii la trecerea dintr-un mediu în altul. Indicele de refracție al unui mediu:

$n = \dfrac{c}{v}$

unde $v$ e viteza luminii în mediu ($n_{aer} \approx 1$, $n_{apa} \approx 1{,}33$, $n_{sticla} \approx 1{,}5$).

Legea refracției (Snell):

$n_1 \sin i = n_2 \sin r$

Consecințe:

1. spre mediu MAI DENS optic ($n_2 > n_1$): raza se apropie de normală;
2. spre mediu MAI PUȚIN dens: raza se depărtează de normală.

Exemplu rezolvat

Lumina trece din aer ($n_1 = 1$) în apă ($n_2 = 1{,}33$) sub unghiul de incidență cu $\sin i = 0{,}665$. Atunci $\sin r = \dfrac{n_1 \sin i}{n_2} = \dfrac{0{,}665}{1{,}33} = 0{,}5$, deci $r = 30°$.

Reflexia totală

La trecerea spre un mediu mai puțin dens ($n_2 < n_1$), peste unghiul limită lumina nu mai iese: se reflectă TOTAL. Aplicația majoră: fibra optică (lumina rămâne captivă în fibră prin reflexii totale succesive).

Greșeli frecvente

1. Măsurarea unghiurilor față de suprafață în loc de normală.
2. Indicele de refracție e cel puțin 1 la medii obișnuite: v nu poate depăși c.
3. La incidență normală (perpendiculară), lumina NU se frânge: trece nedeviat.