La Fibra Ottica

L'Ottica e il fenomeno di rifrazione

La Fibra Ottica è stato forse il risultato tecnologico più sorprendente del nostro secolo. Alla base di questa tecnologia infatti vi sono anni e anni di studi , ricerche ed esperimenti nel campo conosciuto come Fisica Ottica.

L'Ottica è infatti quel ramo della Fisica che studia i fenomeni ottici, ovvero quei fenomeni legati all'interazione tra le onde elettromagnetiche e la materia. Come abbiamo visto nell'articolo su "La Radio", le onde sono classificate la loro lunghezza o la loro frequenza (detta banda di frequenza). Nello spettro delle onde, esiste una classe di onde elettromagnetiche che sono "visibili" all'occhio umano. 

L'occhio umano infatti è un organo dotato di sorprendenti capacità: riesce a distinguere colori, tonalità ed ombre informazioni che poi vengono trasmesse al cervello e opportunamente codificate. Attraverso di essa, poi, abbiamo la percezione di vedere la vasta gamma di colori degli oggetti che ci circondano ma non solo: calcolare distanze, percepire la velocità di un oggetto in movimento e stabilire che direzione abbia quell'oggetto. La luce è infatti classificata come un'onda elettromagnetica che si muove nello spazio con velocità pari a c = 299.792 458 m/s (velocità della Luce). 


Vi chiederete forse cosa c'entri questo con la fibra ottica. Bene, apparentemente nulla. Eppure, ricercatori e scienziati attraverso una serie esperimenti arrivarono a capire i meccanismi che regolavano le onde luminose allo scopo di poterne sfruttare le potenzialità per diversi scopi. In particolar modo, nel 1961 Renato Cartesio pubblicò un risultato scientifico, secondo alcune fonti risalente a moltissimi secoli prima, ma mai pubblicato prima di allora, secondo cui una qualsiasi onda luminosa elettromagnetica quando incontra un qualsiasi oggetto, è soggetto ad un fenomeno molto particolare: quest'ultimo va sotto il nome di fenomeno di riflessione.

Di cosa parliamo? Parliamo di un fenomeno che determina il comportamento della luce che colpisce un oggetto. Come si vede dalla figura nella quale è stato utilizzato un laser di precisione, la luce colpisce l'oggetto da una certa angolazione. Nel punto di applicazione, la luce si "dirama" in due fasci luminosi: uno detto riflesso, che forma con il piano un angolo di 30 gradi ed un secondo detto rifratto, interno al piano, che forma con esso un angolo di 60° gradi. Notiamo come quello riflesso, sia speculare al raggio portante.


La Legge di Snell basata su questo fenomeno, mise in luce come questi tre angoli fossero in una relazione molto stretta tra loro. E' possibile infatti ottenere uno solo dei due fasci luminosi (quello riflesso) a seconda della posizione del raggio portante, e quindi ottenere un fenomeno di sola riflessione. Il fenomeno, detto di riflessione totale interna, è alla base il funzionamento della fibra ottica.