Indice di rifrazione acqua

Quanto vale l'indice di rifrazione dell'acqua?

Quando un'onda elettromagnetica attraversa la superficie di separazione fra due sostanze trasparenti (come ad esempio aria e acqua), il raggio incidente subisce una deviazione rispetto alla sua direzione iniziale: tale fenomeno è noto con il nome di rifrazione.

Per ogni sostanza trasparente, come ad esempio l'acqua, possiamo definire un valore dell'indice di rifrazione assoluto calcolabile con la seguente formula:

Nel caso dell'acqua:

n = indice di rifrazione dell'acqua;
c = velocità della luce nel vuoto; c = 3·10⁸ m/s;
v = velocità in m/s dell'onda elettromagnetica nell'acqua.

L'indice di rifrazione è una grandezza adimensionale (ovvero priva di unità di misura) il cui valore, per qualsiasi mezzo materiale trasparente, è sempre maggiore di 1, infatti c è sempre maggiore di v (nel vuoto la velocità della luce assume il massimo valore).

Ma quanto vale l'indice di rifrazione dell'acqua?

Per l'acqua distillata l'indice di rifrazione è di 1,33; ciò significa che la velocità della luce nell'acqua distillata vale 2,25 · 10⁸ m/s, infatti:

v_{H2O distillata} = c / n = 3 · 10⁸ m/s / 1,33 = 2,25 · 10⁸ m/s

indice di rifrazione acqua distillata

Per l'acqua di mare l'indice di rifrazione è leggermente superiore; si deve infatti ricordare che il valore dell'indice di rifrazione aumenta all'aumentare della densità del mezzo trasparente considerato e l'acqua salata ha una densità maggiore dell'acqua distillata.

L'indice di rifrazione dell'acqua di mare vale 1,55 e pertanto la velocità della luce nell'acqua di mare vale 1,93 · 10⁸ m/s, infatti:

v_{H2O di mare} = 3 · 10⁸ / 1,55 = 1,93 · 10⁸ m/s

indice di rifrazione acqua di mare

È importante ricordare che i valori riportati sono valori medi in quanto l'indice di rifrazione dipende dalla lunghezza d'onda della onda elettromagnetica incidente, dalla temperatura e (per i gas) anche dalla pressione (la pressione influenza infatti la densità del gas).

Cosa succede quando un'onda elettromagnetica passa dall'aria all'acqua?

Passando dall'aria all'acqua un'onda elettromagnetica subisce una deviazione rispetto alla sua direzione iniziale: l'angolo rispetto alla normale dell'onda incidente (indicato nella figura seguente con la lettera i) è infatti superiore all'angolo rispetto alla normale dell'onda rifratta (indicato nella figura seguente con la lettera r).

In altre parole il raggio incidente "piega" verso la perpendicolare alla superficie nel punto di incidenza.

Rifrazione aria - acqua