2.  Cenni di ottica

La velocità della luce varia sensibilmente a seconda del mezzo attraversato. Nel vuoto tale velocità si indica con c e vale:
 

Nei materiali a maggior densità, la velocità della luce, indicata con v, è inferiore. Si definisce indice di rifrazione il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto c rispetto a quella nel mezzo v e si indica con n: 

n = c / v

 Un raggio di luce che viaggia in un mezzo 1 con indice di rifrazione n₁ e che entra in un mezzo 2 con indice di rifrazione n₂ diverso da n₁, si divide in un raggio riflesso nel mezzo 1 e in un raggio rifratto che si propaga nel mezzo 2 come si mostra in fig. 2.

Con a si è indicato l'angolo di incidenza, con d l'angolo di riflessione e con b l'angolo di rifrazione rispetto alla retta normale alla superficie di separazione dei due mezzi. Dalle leggi dell'ottica geometrica è noto che l'angolo di riflessione è uguale a quello di incidenza:

 L'angolo di rifrazione dipende da quello di incidenza e dagli indici di rifrazione dei due mezzi secondo una formula nota come legge di Snell:

 n₁ · sen a = n₂ · sen b

Se n₁ > n₂ si ha: b >a . In questo caso all'aumentare dell'angolo di incidenza, l'angolo di rifrazione aumenta. Si definisce angolo limite a _L , l'angolo di incidenza che rende b = 90° (fig. 2b). Se l'angolo di incidenza è maggiore di a _L, scompare il fenomeno della rifrazione e si ha la riflessione totale. L'angolo limite a _L si ricava dalla legge di Snell ponendo sen b =1:

a_L = arcsen(n₂/n₁)

Nella seguente tabella si riporta l'indice di rifrazione di alcune sostanze: