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Osservando il passaggio di un raggio luminoso attraverso due o più mezzi materiali diversi osserviamo che il raggio luminoso modifica la sua direzione e nei mezzi otticamente più densi tende ad avvicinarsi alla retta normale alla superficie di separazione dei mezzi nel punto di intersezione. Si è verificato sperimentalmente che nel mezzo otticamente più denso la luce si propaga più lentamente. Detto i l'angolo di incidenza ed r l'angolo di rifrazione si ricava sperimentalmente che:
dove v sono le velocità con cui la luce si propaga nei due mezzi: v1 nel primo mezzo e v2 nel secondo mezzo. |
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| Velocità
di propagazione della luce nei vari mezzi materiali (m/sec) essendo la
velocità nel vuoto
c=299.792.456 m/sec
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Queste due osservazionici portano a confutare l'ipotesi corpuscolare. Infatti se la luce si propagasse nello spazio come un fotone, dovrebbe modificare la sua quantità di moto e pertanto anche la sua velocità, ma non tutte le componenti, solo la componente normale alla superficie di separazione tra i due mezzi. Se la luce viaggia più lentamente non modificandosi la componente orizzontale, ma unicamente quella verticale.
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Se
consideriamo la luce costituita da fotoni in moto, la consideriamo
come una particella che si muove ad una certa velocità. La
velocità può sempre essere scomposta in più
componenti la cui risultante è il vettore stesso. Se consideriamo
un fotone che passa da un mezzo ad un secondo mezzo in cui viaggia
più lentamente le componenti tangenziali non verranno modificate
durante la transizione. si accorcerà unicamente la componente
normale. Il raggio rifratto tenderà ad allinearsi con la
supeficie di rifrazione.La rifrazione viene spiegata correttamente solo se consideriamo la luce essere costituita da onde elettromagnetiche, onde trasversali che si propagano perpendicolarmente al piano contenente le componenti elettriche e magnetiche.
Assocciando alla luce il modello ondulatorio (vedi ondoscopio) si ricava che la rifrazione tende ad allineare il fronte d'onda alla superficie di rifrazione e pertanto la normale al fronte d'onda (associato al raggio luminoso rifratto) tende ad allinearsi con la normale alla superficie di separazione.