Rifrazione e dispersione della luce.

44. Leggi della rifrazione. — Un raggio di luce, incontrando obbliquamente la superficie di separazione di due mezzi trasparenti come l’aria e il vetro, devia bruscamente, conservando sempre nel secondo mezzo il suo andamento rettilineo. È questo il fenomeno della rifrazione; esso riesce ben visibile quando uno stretto fascio di luce solate, in una stanza oscura, investe l’acqua contenuta in una vasca di vetro (fig. 47); si osserva allora che alla superficie di separazione il fascio incidente si divide in due parti: un fascio riflesso secondo le note leggi, e un altro penetrante nell’acqua, che si può rendere visibile aggiungendo all’acqua delle gocce di latte o di una soluzione di fluoresceina.

Si chiama angolo d’incidenza, come nel caso della riflessione, l’angolo ISP (fig. 48) del raggio incidente con la normale SP nel punto d’incidenza; angolo di rifrazione quello RSP’ formato con la normale dal raggio rifratto SR. Nel caso della figura l’angolo di rifrazione è minore di quello d’incidenza, cioè il raggio rifratto si accosta alla normale; quando questo avviene il secondo mezzo, es. l’acqua, si dice più rifrangente del primo. — Ma se dal di sotto provenisse il raggio RS, esso si rifrangerebbe nell’aria, come l’esperienza dimostra, secondo SI, allontanandosi dalla normale.

Le leggi della rifrazione, dimostrate con le più scrupolose misure, sono:

1° Il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale sono in un medesimo piano.

2° Il rapporto del seno dell’angolo d’incidenza per il seno dell’angolo di rifrazione, è costante al variare di entrambi. — Così nella fig. 48, descritta una circonferenza di centro S e di raggio eguale a 1, si ha che il rapporto delle perpendicolari abbassate da A e C su PP’ è sempre lo stesso, comunque si vari l’inclinazione del raggio incidente IS.

Questo rapporto si chiama indice di rifrazione del secondo mezzo rispetto al primo; esso dipende dalla natura dei due mezzi in presenza, e anche dal colore della luce impiegata. La deviazione del raggio, cioè l’angolo I’SR, è maggiore per la luce violetta che per la luce rossa; e a ogni colore corrisponde un diverso indice di rifrazione, e quindi una diversa deviazione; ne risulta che se il raggio incidente è di luce bianca, siccome questa è costituita (e lo vedremo bene più in là) dalla sovrapposizione d’infiniti raggi diversamente colorati, dopo la rifrazione i diversi raggi, prima sovrapposti, seguono ognuno la propria via, e perciò si separano alquanto, restando i rossi meno e i violetti più deviati. — Per semplicità però in questo primo studio della rifrazione non terremo conto di questo fenomeno, detto dispersione, cioè della disuguale rifrazione dei raggi diversamente colorati ; e a ogni raggio incidente faremo corrispondere un solo raggio rifratto. Le nostre deduzioni saranno quindi esatte se la luce incidente è d’un sol colore, come quella, ad es., che emana da una fiamma Bunsen in cui sia disposta una perla di cloruro di sodio, che la colora di un bel giallo-aranciato.