Perché alcuni specchi ci fanno sembrare diversi o ci deformano? La fisica della riflessione

Spesso quando ci troviamo davanti a uno specchio che non utilizziamo abitualmente, rimaniamo stupiti – positivamente o negativamente – dall'immagine riflessa che vediamo di noi stessi. Ci sembra infatti di essere più tozzi o più slanciati rispetto all'immagine che solitamente vediamo nel nostro specchio di casa. Questo effetto può essere dovuto a fattori psicologici che ingannano la percezione che abbiamo di noi stessi, ma non è questo l'argomento che tratteremo in questo articolo. Da un punto di vista puramente fisico, alcuni specchi sono deformanti perché presentano una leggera curvatura verso di noi (specchi convessi) o in direzione opposta (specchi concavi), alterando le proporzioni del corpo e del viso. Gli specchi piani, infatti, producono un'immagine che per forma e proporzioni è identica all'oggetto davanti allo specchio, mentre gli specchi curvi, a seconda che siano concavi o convessi, cambiano forma e dimensioni delle immagini.

Come funzionano gli specchi piani

Come sappiamo, gli specchi sono superfici formate da materiali in grado di riflettere completamente i raggi di luce e che, quindi, ci permettono di osservare la nostra immagine e il contesto che le sta intorno.

Gli specchi di uso comune che banalmente abbiamo a casa sono specchi piani, cioè privi di curvatura. Questo fa sì che l'immagine che vediamo sia una copia esatta di noi stessi, posta “dietro” lo specchio alla stessa distanza a cui ci troviamo noi. Un tale fenomeno è comprensibile grazie alla legge della riflessione, secondo cui ogni raggio viene riflesso dallo specchio con un angolo uguale all'angolo di incidenza.

Per trovare geometricamente l'immagine riflessa di un qualsiasi punto, ci basta prolungare le rette dei raggi riflessi come nella figura qui sotto. Come vediamo, questi prolungamenti convergono verso un unico punto d'incontro, che è proprio l'immagine riflessa del punto in questione.

Come funzionano gli specchi curvi

La legge della riflessione di Cartesio vale anche se la superficie dello specchio è curva invece che piana: i raggi vengono sempre riflessi con un angolo uguale a quello di incidenza. Ma essendo lo specchio curvo, l'immagine prodotta non sarà più identica all'oggetto: le proporzioni cambieranno a seconda della curvatura dello specchio e da quanto siamo lontani dallo specchio.

Alcuni specchi vengono volutamente fabbricati con curvature più o meno accentuate proprio con lo scopo di allargare o restringere il campo visivo, come per esempio gli specchietti retrovisori delle automobili o gli specchi stradali presenti in alcuni incroci.

Specchi concavi

Gli specchi concavi riflettono i raggi di luce paralleli all'asse ottico in modo convergente, cioè verso un unico punto detto fuoco.

A seconda della nostra posizione che abbiamo rispetto al fuoco, si avranno i due diversi comportamenti:

• se ci troviamo tra lo specchio e il fuoco la nostra immagine risulterà dritta e ingrandita;
• se invece ci troviamo al di là del fuoco la nostra immagine risulterà capovolta e rimpicciolita;

Per provare con mano questo effetto, ci basta utilizzare un qualsiasi cucchiaio che sia sufficientemente riflettente e sufficientemente grande (per esempio un mestolo per la zuppa): guardando la nostra immagine riflessa nella cavità del cucchiaio la vedremo invertita. Avvicinandoci molto fino quasi a toccare il cucchiaio, vedremo invece un'immagine ingrandita del nostro occhio.

Questo è il meccanismo utilizzato dagli spacchi ingranditori utilizzati in bagno. Dobbiamo tenere presente che più è convesso uno specchio e più vicino sarà il suo fuoco dalla sua superficie. Questo significa che uno specchio molto curvo produrrà un grande ingrandimento ma solo se ci troviamo a distanza molto ravvicinata.

Specchi convessi

Al contrario degli specchi concavi, gli specchi convessi sono divergenti: i raggi riflessi si allontanano l'uno dall'altro, come se avessero origine in un punto – sempre detto fuoco – che si trova dietro lo specchio. Questo comportamento produce un'immagine dritta e rimpicciolita, e questo permette agli specchi concavi di allargare il campo visivo: quella che vediamo è un'immagine grandangolare.

Un esempio perfetto per capire questo effetto è quello degli specchi stradali presenti negli angoli ciechi degli incroci, che ci permettono di vedere le macchine in arrivo da diverse direzioni.

Anche in questo caso, se vogliamo sperimentare con mano il riflesso di uno specchio convesso, possiamo impugnare lo stesso cucchiaio di prima ma questa volta con la "pancia" diretta nella nostra direzione. Vedremo che la nostra immagine sarà ridotta a favore di una visualizzazione più ampia della stanza attorno a noi.

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