Reflexia si refractia luminii

Cand o raza de lumina numita raza incidenta ajunge la suprafata de separare dintre doua medii diferite, o parte din ea trece in mediul al doilea, iar o alta parte se intoarce in primul mediu.
Revenirea luminii in mediul in care se afla raza incidenta atunci cand intalneste suprafata de separare dintre doua medii diferite, se numeste reflexie.

Reflexia luminii inseamna deci o modificare a directiei razei incidente[fig. a)], ea ramanand insa in acelasi mediu de propagare. Punctul I in care are loc devierea razei de lumina incidente se numeste punct de incidenta, iar noua directie IR se numeste raza reflectata. Considerand NI normala la suprafata in punctul de incidenta, unghiul i dintre normala NI si raza incidenta SI se numeste unghi de incidenta, iar unghiul r dintre normala NI si raza reflectata IR se numeste unghi de reflexie.
Legile reflexiei, stabilite experimental, sunt:
1. Raza incidenta, normala si raza reflectata se gasesc in acelasi plan numit plan de incidenta.
2.Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenta.
Se poate demonstra ca i = r folosind principiul lui Fermat.

Razele AI si IB sunt situate in mediul cu indice de refractie n₁
Drumul optic intre punctele A si B este
( l ) = n₁·AI + n₂·IB = ( AI ) + ( IB ),
( l ) = n₁√(a² + x²) + n₂√[b² + (d-x)²]
Drumul optic atinge valoare minima daca derivata lui de ordinul intai in raport cu x este zero.
dl/dx =(1/2 )·2n₁x[ a² + x² ]^-1/2 + 1/2 [b² + (d-x)²]^-1/2[-2( d - x )]n₁ = 0 | : n₁
x/√[a² +x²] - ( d - x )/√[b² + (d-x)²] = 0 → x/√[a² +x²] =
( d - x )/√[b² + (d-x)²]
x/√[a² +x²] = sin i
( d - x )/√[b² + (d-x)²] = sin r
sin i = sin r → i = r
Daca suprafata reflectatoare este perfect plana, un fascicul incident paralel va fi, dupa reflexie, tot paralel [fig. b) ]. In acest caz avem de-a face cu fenomenul de reflexie dirijata. In cazul in care suprafata reflectatoare prezinta denivelari [fig. c)] lumina incidenta paralela este imprastiata dupa reflexie in toate directiile. Acest fenomen se numeste reflexie difuza.

Curcubeul

Este un fenomen atmosferic in forma unui imens arc multicolor pe cer, care se produce prin efectele combinate ale refractiei, dispersiei si reflexiei luminii solare in picaturile de ploaie. Atunci cand conditiile de observatie sunt favorabile, se pot vedea doua curcubee, cel interior fiind denumit primar, iar cel exterior secundar. Curcubeul interior, care este mai stralucitor, este rosu la margine si violet in centru, pe cand in curcubeul din exterior, mai stins, culorile sunt inversate. Curcubeul primar se produce astfel.

Presupunem ca razele de soare sunt orizontale si consideram o raza care loveste o picatura de ploaie ca in figura a). Aceasta raza se refracta pe prima suprafata, si este partial reflectata pe cea de a doua, ajungand din nou, pe suprafata de sus. Daca o raza de o culoare data fi incidenta intr-un punct astfel incat deviatia ei sa fie maxima, toate celelalte raze de aceeasi culoare care cad pe suprafata picaturii in imediata vecinatate a acestui punct vor fi reflectate intr-o directie foarte apropiata de cea a primei raze. Asadar, fiecare culoare este puternic reflectata in directia deviatiei maxime a acelei culori particulare. Unghiul de deviatie maxima a luminii rosii este de 138^o astfel incat unghiul θ din figura este de 180^o - 138^o = 42^o. Unghiul corespunzator pentru lumina violeta este de 40^o, iar pentru celelalte culori el este cuprins intre aceste unghiuri. Toate picaturile care se afla pe un cerc vazut de oservator sub un unghi de 42^o vor reflecta puternic lumina rosie spre obsrvator. Toate picaturile de apa aflate pe un cerc vazut de observator sub un ughi de 40^o vor reflecta puternic lumina violeta, in timp ce picaturile care ocupa pozitii intermediare vor reflecta culorile intermediare ale spectrului. Amanunte despre formarea curcubeului exterior sau secundar le gasiti pe pagina urmatoare»