OTTICA E LABORATORIO

Programma di
OTTICA E LABORATORIO
Anno Scolastico 2014-2015
Classe V P indirizzo OTTICO
Prof. GIUSEPPE CORSINO
Programma di
OTTICA E LABORATORIO
Anno Scolastico 2014-2015
Classe V P indirizzo OTTICO
Prof. GIUSEPPE CORSINO
RICHIAMI DI CINEMATICA
Richiami generali di cinematica, spazio, tempo, velocita’, accelerazione, moto rettilineo
uniforme e uniformemente accelerato. I moti nel piano, il moto circolare uniforme concetti di
periodo,frequenza, velocita' angolare e tangenziale, accelerazione centripeta, la legge oraria del
moto circolare uniforme, il moto armonico, misure degli angoli nel S.I., gradi sessagesimali e
radianti conversioni, introduzione alla trigonometria, il cerchio trigonometrico, le funzioni
trigonometriche seno, coseno, tangente di un angolo, calcolo per angoli notevoli, relazioni
fondamentali di trigonometria, rappresentazione grafica delle funzioni sinusoidali, l’equazione
oraria del moto armonico, l'accelerazione centripeta nel moto circolare uniforme, la
rappresentazione grafica del moto armonico.
LE ONDE
Le onde esempi e classificazione secondo la loro natura fisica, onde trasversali e onde
longitudinali, onde mono bi e tridimensionali, fronti d’onda e raggi, onde armoniche,
descrizione matematica di un'onda monodimensionale, la forma dell'onda, la propagazione
dell'onda, espressione matematica dell'onda al variare del tempo e dello spazio, : onde
trasversali e onde longitudinali, caratteristiche delle onde: pulsazione-fase-ampiezzalunghezza d’onda-frequenza- forma dell’onda numero d’onda, equazione dell'onda armonica, la
velocita’ di un’onda armonica, energia associata alle onde, potenza tasmessa, relazione
fondamentale delle onde, il teorema di Fourier, pacchetti d’onda. Metodo di rappresentazione
grafica di un’onda trasversale monodimensionale in funzione di spazio e tempo.
NATURA E PROPAGAZIONE DELLA LUCE
Cenni storici, profilo scientifico degli scienziati Newton, Huyghens, Maxwell, Hertz, Eistein,
Plank, ecc e del loro contributo alla comprenzione della luce, la teoria corpuscolare e
ondulatoria della luce, la velocita’ della luce, le onde elettromagnetiche, il campo elettrico e il
campo magnetico, rappresentazione grafica di un’onda elettromagnetica, energia trasportata da
un’onda elettromagnetica, il vettore di Poynting, lo spettro delle onde elettromagnetiche, onde
radio, luce visibile, raggi infrarossi, raggi ultravioletti, raggi x e gamma. Il dualismo onda e
corpuscolo, la quantizzazione di Planck, i fotoni e l’effetto fotoelettrico, meccanismo di
quantizzazione dell’energia atomica e di emissione dei fotoni, calcolo dell’indice di rifrazione
in funzione della lunghezza d’onda,
LA POLARIZZAZIONE DELLA LUCE
Studio del fenomeno, la luce naturale, la formula di Malus, le formule di Fresnel, il potere
riflettente e il potere trasmittente di una superficie ottica, potere riflettente e potere trasmittente
per luce polarizzata ad angolo qualsiasi, la riflettanza di una superficie per luce naturale,
polarizzazione per riflessione e legge di Brewster, polarizzazione per rifrazione, la luce
parzialmente polarizzata, calcolo del grado di polarizzazione, la birifrangenza, la
polarizzazione per birifrangenza, prismi di nicol, Rochon, Wollaston, i polarizzatori dicroici,
birifrangenza meccanica, elettrica, magnetica, lamine polarizzatrici, lamine di ritardo,
compensatore di babinet. polarizzazione della luce per diffusione.
INTERFERENZA DELLA LUCE
Il principio di sovvraposizione, interferenza di onde di uguale ampiezza, interferenza
costruttiva e distruttiva, espressione matematica di un'onda periodica di ampiezza qualsiasi,
esperienza di Young, interpretazione fisica dell’esperimento, condizioni di interferenza, la
misura della lunghezza d’onda della luce, sorgenti di luce coerente e incoerente, il reticolo,
interferenza su lamine sottili, cambiamento di fase dovuto alla distanza percorsa, cambiamento
di fase dovuto alla riflessione, cunei d’aria, anelli di Newton, i trattamenti antiriflesso, filtri
interferenziali, interferometro di Young, interferometro di Michelson, applicazione varie
dell'interferenza, studio dei difetti di forma delle superfici ottiche.
DIFFRAZIONE DELLA LUCE
Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura rettangolare. La diffrazione di Fresnel da una fendi
Tura circolare. Il reticolo di diffrazione. Diffrazione dei raggi X
POTERE RISOLUTIVO
Il problema della risoluzione ottica, la formula di Raleigh, il potere risolutivo lineare e
angolare, il potere risolutivo dell’occhio ( angolare e lineare), acuita’ visiva, reticoli di
diffrazione e di riflessione, il potere risolutivo cromatico di un reticolo.
LA DIFFUSIONE DELLA LUCE
Spiegazione generale sul fenomeno della diffusione della luce, teoria della diffusione nei mezzi
omogenei, diffusione della luce in relazione alle dimensioni delle particelle diffondenti,
polarizzazione per diffusione, spiegazione attraverso il fenomeno della diffusione del colore del
cielo e dei colori dell’alba e del tramonto.
LA DISPERSIONE DELLA LUCE
I prismi e il loro comportamento nel caso di una luce moncromatica oppure bianca, il fenomeno
della dispersione della luce, relazione tra deviazione e lunghezza d’onda, il potere dispersivo di un
mezzo ottico, la costringenza e il numero di abbe.
LA FOTOMETRIA
L’energia raggiante luminosa, la curva della luminosita’ relativa, il flusso luminoso, l’intensita’
luminosa, l’illuminamento, la brillanza, i fotometri, le sorgenti di luce, il sole, lampade a
incandescenza, lampade a scarica nei gas, lampade ad arco.
LE FIBRE OTTICHE
Generalità, struttura e produzione di fibre ottiche, la riflessione totale, propagazione della luce
all’interno di una fibra ottica, dispersione modale, dispersione cromatica, fibre monomodali
step index, e fibre multimediali con indice a gradino ( step index) e con indice a variazione
graduale ( graded index), fenomeni di attenuazione
LASER
Cenni storici, schema grafico di funzionamento di un laser, meccanismo di emissione
spontanea e di emissione stimolata, inversione di popolazione, quantizzazione energetica degli
atomi e fenomeni di emissione di fotoni, cavita’ risonante ed effetto laser, laser a gas ( elioneon, ad anidride carbonica, ad argon, a eccimeri, al neodimio, Yag), laser a liquidi laser a
semiconduttori. Applicazioni dei laser, scientifiche, tecnologiche, mediche,oftalmologiche (
fotocoagulazione della retina, cheratoctomia fotorifrattiva, rimozione della catarratta,
oftalmoscopia laser, fluoroangiografia laser).
LE ABBERRAZIONI OTTICHE
Generalita’ sul problema della aberrazioni, teoria della aberrazioni al terzo ordine, la aberrazione
sferica di un diottro, aberrazione sferica di una lente sottile, fattore di posizione e fattore di forma, il
sistema di Coddington. Correzione della aberrazione sferica, Aberrazione per Coma, per
astigmatismo per curvatura di campo, per distorsione, cromatica. Punti aplanatici di una superficie
sferica, doppietto acromatico cementato e separato, considerazioni finali.
OLOGRAFIA
Cenni storici e principi di funzionamento.
FILTRI
Radiazioni uva-uvb-uvc, principali tipologie di filtri, sensibilità spettrale dell’occhio.
Rimini 3 giugno 2015
GLI STUDENTI
IL DOCENTE