GEOPHY – Unità 1: Cenni Generali

1.2 Riflessione e rifrazione

Al fine di comprendere i fenomeni che determinano i percorsi dei raggi sismici, delle velocità di propagazione e delle geometrie e caratteristiche del sottosuolo bisogna partire dalla Legge di Snell e considerare i seguenti dati:

• mezzo1 caratterizzato dall’indice di rifrazione n₁
• superficie di separazione tra due mezzi
• mezzo 2 con indice di rifrazione n₂

Si supponga che dal piano campagna ci sia una sorgente dalla quale parta un’onda e colpisca per prima la superficie di separazione tra i due mezzi aventi caratteristiche meccaniche differenti: questo raggio prenderà il nome di raggio incidente (Fig.1).

Questo raggio che incide sulla superficie di discontinuità (superficie di separazione tra due mezzi) genererà un raggio riflesso con un angolo θ₂ uguale all’angolo di incidenza θ₁:

θ₁ = θ₂   Legge di Snell per la Riflessione

Se il raggio incidente, invece di risalire verso la superficie a formare un raggio riflesso, si propaga verso il basso, subirà una deviazione che dipende dall’indice di rifrazione del mezzo formando un angolo θ₃. In particolare sarà possibile affermare che l’indice di rifrazione del mezzo moltiplicato per il seno dell’angolo di incidenza θ₁ è uguale all’indice di rifrazione del secondo mezzo moltiplicato per il seno dell’angolo di rifrazione θ₃:

n_1^.senθ₁ = n_2^.senθ₃  Legge di Snell per la Rifrazione

Poiché n₁ e n₂ (indici di rifrazione dei due mezzi aventi caratteristiche meccaniche differenti) sono a loro volta proporzionali alle velocità di propagazione delle onde sismiche che attraversano i diversi mezzi si avrà:

senθ₁ / senθ2  = V₁/V₂

Dove V₁ e V₂ sono le velocità di propagazione delle onde per il mezzo1 e 2, rispettivamente.

Inoltre, se:

• • V1 > V2 il raggio rifratto tenderà a verticalizzarsi, si allontanerà dalla normale alla superficie di separazione tra i due mezzi;
  • V1 < V2 il raggio rifratto, tenderà ad orizzontalizzarsi si avvicinerà alla normale alla superficie di separazione tra i due mezzi.

(tale argomentazione verrà affrontata in dettaglio nell’unità2)