Perché la luce viene riflessa a un determinato angolo?

[nyky93]

Salve ragazzi =) ritorno a scrivere su questo forum essendo l'ambiente ideale per seminare un piccolo dubbio riguardo la riflessione della luce.
perché la luce su un materiale perfettamente liscio viene riflessa specularmente all'asse perpendicolare alla superficie di separazione dei mezzi?

Per quanto riguarda la luce rifratta la spiegazione fisica deriva dalla struttura delle molecole che compongono il mezzo; considerando un modello approssimato classicamente, la luce incidente genera un'oscillazione forzata che tende ad allineare le cariche lungo la direzione in cui è polarizzata la luce

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si generano dei dipoli oscillanti che riemettono nella direzione perpendicolare alla direzione di dipolo, mentre lungo la direzione parallela alla direzione di dipolo la componente del campo elettrico è nulla.

Da dove salta fuori la luce riflessa? E perché l'angolo di riflessione è speculare a quello di incidenza?

[RenzoDF]

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... E perché l'angolo di riflessione è speculare a quello di incidenza?

La dimostrazione sia per l'onda riflessa sia per quella rifratta può essere ottenuta dalla condizione di continuità del campo elettrico alla superficie di separazione, campo elettrico che, come ben sai, può essere espresso in una forma esponenziale complessa, di argomento



con k vettore d'onda e r raggio vettore.
Per la continuità alla superficie di separazione fra i due mezzi, detto argomento dovrà essere uguale per le tre onde: incidente, riflessa e rifratta.

Da questa condizione di uguaglianza fra i tre prodotti scalari (vista l'uguaglianza delle tre pulsazioni), scomponendo lungo i due assi del piano di incidenza (e ricordando le relazioni fra numero d'onda k, pulsazione ω, velocità ed indice di rifrazione), si ottengono entrambe le relazioni caratteristiche fra i tre angoli di incidenza riflessione e rifrazione.

La dimostrazione può ovviamente essere fatta anche con considerazioni più maxwelliane alla superficie di separazione, ma questo approfondimento lo lascio agli esperti del forum, io come surfista mi limito a questa spiegazione idraulica di una semplice "onda" incidente su uno "scoglio" di SB.

[nyky93]

Ciao RenzoDF =) scusami se ritardo a risponderti. Come hai giustamente sottolineato, dalle condizioni di continuità del campo elettrico alla superficie di separazione, si ricavano le relative relazione tra il campo elettrico riflesso e rifratto tramite i coefficienti di Fresnel; e sempre le condizioni di continuità in aggiunta alla condizione di perpendicolarità tra campo elettrico e campo magnetico, ci danno la dimostrazione su come il campo elettrico incidente, riflesso e rifratto sono polarizzati tutti sul piano d'incidenza

Il mio dubbio scaturiva dal tentativo di voler dare una dimostrazione (molto approssimativa, i maniera classica, ma che potesse dare un'idea intuitiva) a livello atomico del perché dell'onda riflessa

In diversi testi, nella descrizione dell'angolo di Brewster, si trova una spiegazione simile alla seguente
http://it.wikipedia.org/wiki/Angolo_di_Brewster

Mi chiedevo se, per angoli diversi dall'angolo di Brewster, la spiegazione dell'onda riflessa e dell'angolo con cui viene emessa, è da ricercare nelle equazioni del moto del dipolo oscillante nella materia?

[DarwinNE]

Non sono certo di aver capito bene quello che chiedi, ma la domanda mi fa pensare al teorema di Ewald Oseen, se ne parla nel Born e Wolf. Ad un momento, mi pare che anche Feynman vi si riferisca in maniera intuitiva nel secondo volume delle sue Lectures on physics.