Riflessione diffusa e speculare

LUCE RIFLESSA

Per spiegare effetti così differenti, dovremo cercare di capire meglio che cosa accade alla luce dopo il suo impatto con l’oggetto illuminato.

Seguiremo, pertanto, le vicende di un piccolo fascio di luce laser, cominciando ad osservarne l’impatto con la tavoletta di legno grezzo del nostro campionario. Quella tavoletta l’abbiamo definita doppiamente  opaca, sia perché impedisce alla luce di attraversarla, sia perché la riflette in modo diverso da come fa uno specchio lucidato.

Quel che osserviamo è il formarsi di una macchiolina luminosa sulla superficie del legno. Nessuna traccia di luce, invece, sembra fuoriuscire dalla faccia posteriore della tavoletta.

Che fine fa, dunque, la luce che arriva sulla tavoletta ? Viene assorbita dal legno? Viene respinta indietro? Si deposita sulla macchiolina luminosa? O viene addirittura distrutta?

L’ipotesi della distruzione possiamo scartarla perché contrasta con i principi di conservazione; quella del deposito, possiamo scartarla perché se la luce si accumulasse in quel punto dovrebbe creare una luminosità crescente nel tempo; l’ipotesi dell’assorbimento sembra più ragionevole, ma soprassediamo per il momento sulla sua verifica sperimentale, per concentrarci  sull’ipotesi del respingimento all’indietro, cioè della riflessione della luce da parte della tavoletta.

PUO’ UNA SUPERFICIE OPACA RIFLETTERE LA LUCE?

Anche questa ipotesi sembra essere alquanto in contrasto con il senso comune.  E’ sufficiente ricordare che il Gabrielli  definisce opaca la superficie “che non riflette la luce”, per capire che la risposta è tutt’altro che scontata. Molto interessante a questo proposito è la discussione che, sul finire della Prima Giornata del Dialogo sui Massimi Sistemi, si svolge tra Simplicio, Salviati e Sagredo sulle caratteristiche della superficie lunare; in questo dialogo Simplicio sostiene, appunto, l’idea corrente che Luna dovesse essere uno specchio perfetto, perché se fosse stata ruvida e scura come la terra, non avrebbe potuto riflettere verso di noi la luce del sole.

Senza scomodare la luna possiamo accontentarci di andare a verificare se la la luce torna indietro dopo aver colpito la tavoletta. La cosa più semplice che possiamo fare è quella di mettere un foglio di carta bianca nelle immediate vicinanze della macchiolina luminosa che il laser produce sulla superficie della tavoletta: se il foglio rimane all’oscuro, vuol dire che la luce viene completamente assorbita; se si illumina vuol dire che la luce viene riflessa.

LA RIFLESSIONE DIFFUSA

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Questo semplice esperimento ci mostra che sul foglio bianco si forma un diffuso chiarore, segno che la luce rimbalza sul legno diffondendosi in tutte le direzioni.

Potremo parlare, pertanto, di una riflessione diffusa o, semplicemente, di diffusione.

LA RIFLESSIONE SPECULARE

riflessione_speculare

Se, a questo punto, dirigiamo il fascio laser sulla superficie dello specchio, osserviamo che la luce si riflette in modo molto diverso: anziché illuminare il foglio in modo diffuso, la luce rimane concentrata, creando una macchiolina simile a quella che avevamo osservato sulla superficie della tavoletta di legno. Parleremo in questo caso di una  riflessione speculare.

A che cosa dobbiamo attribuire questo diverso comportamento?

Indubbiamente dovremo cercarne le cause nella diversa natura delle due superfici: ruvida e scabrosa quella del legno grezzo, liscia e ben levigata quella dello specchio.

Immaginiamo di osservare molto da vicino le due superfici investite dai raggi di luce paralleli del fascio. avremo grosso modo queste due diverse situazioni:

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La superficie scabrosa possiamo considerarla come un insieme di tanti minuscoli frammenti aventi orientamenti diversi. Questo farà sì che ogni raggio del fascio colpirà il rispettivo frammento con un diverso angolo di incidenza.Il fascio di raggi paralleli si disperderà pertanto in tutte le direzioni.

Nel caso, invece, della superficie liscia dello specchio tutti i raggi incideranno con lo stesso angolo e resteranno, quindi, paralleli anche dopo la riflessione.

Ecco, dunque, la ragione fisica delle sensazioni ottiche che abbiamo denominato con i termini di lucido ed opaco: la sensazione del lucido è creata da una riflessione speculare (parallela) dei raggi luminosi, l’opaco da una riflessione diffusa.

 

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