Teoria Corpuscolare della Luce: Principi, Riflessione e Rifrazione di Newton

La Teoria Corpuscolare di Isaac Newton

Secondo questa teoria, sviluppata nel 1671 dal fisico inglese Isaac Newton, la luce è costituita da una corrente di corpuscoli materiali (chiamati da Newton "hits") emessi dalla sorgente luminosa. Tali corpuscoli si propagano ad alta velocità in linea retta, grazie alla loro inerzia, attraverso mezzi semitrasparenti e omogenei.

Propagazione e Riflessione

Il modello corpuscolare spiega con successo non solo la propagazione rettilinea della luce, ma anche la riflessione, che si verifica a causa di urti elastici dei corpuscoli contro la superficie dei corpi illuminati. In assenza di attrito, la componente tangenziale della velocità delle particelle rimane invariata, mentre la componente normale alla superficie viene invertita a causa dell'enorme differenza di massa tra le particelle di luce e il corpo illuminato. Di conseguenza, gli angoli di incidenza e di riflessione risultano uguali.

Questa teoria permette inoltre di comprendere fenomeni luminosi scoperti successivamente, come:

• L'effetto fotoelettrico
• L'effetto Compton

La Rifrazione secondo Newton

Per spiegare l'improvviso cambiamento di velocità della luce nel passaggio da un mezzo all'altro, Newton ipotizzò l'esistenza di forze agenti a distanze molto piccole, in prossimità del confine tra i due mezzi, tra i corpuscoli di luce e gli atomi del materiale. Queste forze non influenzano la componente tangenziale della velocità, ma modificano quella normale, causando una variazione nella direzione del raggio.

Quando la luce passa dall'aria all'acqua, cambia direzione avvicinandosi alla normale, seguendo la relazione:

sin i / sin r = v1 / v2

Poiché r < i, la teoria corpuscolare implica che la velocità della luce in acqua sia superiore a quella nell'aria. Tuttavia, nel 1862, il fisico francese Léon Foucault dimostrò sperimentalmente che la velocità della luce è inferiore nei mezzi più densi, smentendo l'ipotesi di Newton.

Limiti del Modello e Riflessione Totale

Oltre alla rifrazione, il modello corpuscolare non riesce a interpretare fenomeni come la diffrazione e l'interferenza. Nonostante ciò, il prestigio di Newton garantì alla teoria una supremazia scientifica per oltre un secolo rispetto al modello ondulatorio di Huygens.

n₁ sin i = n₂ sin r

Dove n₂ è l'indice di rifrazione del mezzo 2 e n₁ quello del mezzo 1. Se n₁ > n₂, allora sin i < sin r e di conseguenza i < r. Esiste quindi un angolo di incidenza, chiamato angolo critico, per il quale r = 90°. Se l'angolo di incidenza supera tale limite, non si verifica rifrazione, ma il raggio viene riflesso dalla superficie di separazione: questo fenomeno è noto come riflessione totale.