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Ottica geometrica

Che cosa è l'ottica geometrica?

Vuoi sapere che cos'è l'ottica geometrica?

Vuoi sapere in quai casi si parla di ottica geometrica e cosa la differenzia dall'ottica fisica?

Se si, continua con la lettura dell'articolo, perchè ti spiegheremo che cos'è l'ottica geometrica e quali fenomeni possono essere spiegati con questa branca dell'ottica.

Iniziamo con il ricordare che l'ottica è quella branca della fisica che ha come oggetto lo studio della luce. A sua volta l'ottica può essere suddivisa in :

  • ottica geometrica che assume la propagazione della luce secondo raggi;
  • ottica fisica che invece riguarda la propagazione della luce secondo onde;
  • ottica quantistica che studia l'interazione luce materia attraverso le leggi della meccanica quantistica.

L'ottica geometrica è pertanto quella branca dell'ottica che assume la propagazione della luce secondo raggi rettilinei.

Il limite che separa l'ottica geometrica dall'ottica fisica (e quindi il modello di propagazione a raggi rispetto di quello a onde della luce) risiede nella natura ondulatoria della luce che è un'onda elettromagnetica.

Definiamo fronti d'onda le superfici su cui l'onda risulta in fase (ad esempio le creste o i nodi) mentre i raggi rappresentano delle linee perpendicolari ai fronti d'onda lungo la direzione di propagazione dell'onda.

Ora se la lunghezza d'onda della luce risulta molto piccola rispetto all'ostacolo, l'onda tende a procedere in maniera rettilinea secondo la direzione dei raggi senza disperdersi (ecco spiegato ad esempio il fenomeno dell'ombra o dell'eclissi in cui si può percepire bene la propagazione rettilinea).

Se invece la lunghezza d'onda della luce incidente è paragonabile all'ostacolo o risulta essere più grande l'onda tende a disperdersi propagandosi in tutte le direzioni (ecco spiegato il fenomeno della diffrazione attraverso una fessura).

L'ottica geometrica si occupa del primo dei due casi enunciati. L'approssimazione dell'ottica geometrica dunque prevede la propagazione secondo raggi di luce per la luce visibile dato che la lunghezza d'onda in media di 500 nm risulta molto inferiore agli ostacoli che la luce può attraversare lungo il suo percorso:

Approssimazione dell'ottica geometrica:

λ = 500 nm = 5 ∙ 10-7 m << d

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legge di Snell

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lunghezza d'onda

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