I.I.S.S. Madre Teresa di
Calcutta
Casteltermini
FACCIAMO LUCE SULLA
LUCE
Realizzato dalla classe IVB
2014/2015
Perché vediamo gli oggetti?
Perché vediamo gli oggetti?
Noi vediamo gli oggetti
perché da essi partono
radiazioni luminose che
giungono al nostro
occhio
Una SORGENTE
LUMINOSA emette luce
propria, mentre gli
OGGETTI ILLUMINATI
diffondono in tutte le
direzioni la luce da cui
vengono investiti.
Che cos’è la luce?
UN FLUSSO DI PARTICELLE
MICROSCOPICHE
emesse a ritmo continuo dalle
sorgenti luminose
fotoni
TEORIA CORPUSCOLARE
Che cos’è la luce?
UN FLUSSO DI PARTICELLE
MICROSCOPICHE
emesse a ritmo continuo dalle
sorgenti luminose
UN’ ONDA
cioè energia
che si
propaga
fotoni
TEORIA CORPUSCOLARE
TEORIA ONDULATORIA
La velocità della luce
La luce può propagarsi in un mezzo trasparente
(aria, vetro, acqua) ma anche nel VUOTO.
La sua velocità nel vuoto è
c= 300 000 km / s
La luce proveniente dal sole impiega circa 8 minuti
per arrivare a noi.
150 milioni di km = 8 minuti-luce
Sol
e
Terra
Onde
Un’onda è caratterizzata da
una lunghezza d’onda e da un’ampiezza
lunghezza d’onda (λ)
ampiezza
La radiazione elettromagnetica trasporta un’energia
che aumenta al diminuire della sua lunghezza d’onda
B
Luce è una radiazione elettromagnetica
Onde elettromagnetiche
B
ONDE RADIO
= 1km – 10cm
trasmissioni radio-televisive
B
B
MICROONDE
= 10cm – 1mm
radar, telefono, forni
B
B
IR - VISIBILE - UV = 1mm – 10-9m
calore, luce, reazioni chimiche
B
B
B
RAGGI X – RAGGI GAMMA
radiografie
= 10-8 – 10-12m
Lo spettro elettromagnetico
LUNGHEZZA D’ONDA (m)
1fm
1m
1pm
10-14
102
10-12
RAGGI
GAMMA
B
B
B
1nm
10-10
RAGGI X
B
B
1μm
10-8
ULTRAVIOLETTO
B
10-6
INFRAROSSO
B
ENERGIA
VISIBILE
1mm
10-4
10-2
MICROONDE
B
1
ONDE
RADIO
Colori e lunghezza d’onda
L’occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte
dello spettro elettromagnetico: la luce VISIBILE
COLORE LUNGHEZZA
D’ONDA (nm)
violetto
380-430
azzurro
430-470
verde
470-520
giallo
520-590
arancion
590-610
e
rosso
610-750
B
B
B
B
Ciascun colore corrisponde ad una radiazione
elettromagnetica di diversa lunghezza d’onda
B
Isaac Newton
Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 25 dicembre 1642 – Londra, 20 marzo
1727) è stato un matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e
alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato uno dei più
grandi scienziati di tutti i tempi. Fu Presidente della Royal Society. Newton fu il primo
a dimostrare che la luce bianca è composta dalla somma (in frequenza) di tutti gli
altri colori. Egli, infine, avanzò l'ipotesi che la luce fosse composta da particelle da
cui nacque la teoria corpuscolare della luce in contrapposizione ai sostenitori della
teoria ondulatoria della luce, patrocinata dall'astronomo olandese Christiaan
Huygens e dall'inglese Young e corroborata alla fine dell'Ottocento dai lavori di
Maxwell e Hertz. La tesi di Newton trovò invece conferme, circa due secoli dopo, con
l'introduzione del "quanto d'azione" da parte Max Planck (1900) e l'articolo di Albert
Einstein (1905) sull'interpretazione dell'effetto fotoelettrico a partire dal quanto di
radiazione elettromagnetica, poi denominato fotone. Queste due interpretazioni
coesisteranno nell'ambito della meccanica quantistica, come previsto dal dualismo
onda-particella.
Il disco di Newton:
L’insieme di tutti i colori dello spettro solare, presi ciascuno in
opportune proporzioni,produce luce bianca,come si può
facilmente verificare in laboratorio con il disco di Newton,
un cartoncino diviso radialmente in settori di diversi colori,
il quale, posto in rapida rotazione attorno a un asse
passante per il centro, appare bianco. La condizione
richiesta è soltanto che la velocità angolare di rotazione
sia tale che il colore riflesso da ogni settore all’occhio dell’
osservatore permanga sulla retina di quest’ ultimo per
almeno 1/10 di secondo, in modo da non consentire la
percezione cromatica separata dei vari colori.
Costruzione del Disco di
Newton
Si prende un cartoncino di 0,3 mm e si ritaglia un cerchio.
Dal centro viene diviso radialmente in settori di diverse
estensioni angolari e in proporzione che verranno ricoperte
da fogli colorati, acquistabili in cartoleria. Per mettere in
movimento il disco possiamo usare una trottola giocattolo,
oppure costruire una ruota che viene messa in movimento da
una puleggia collegata alla ruota stessa, questo sistema era
usato anticamente. Più semplicemente possiamo costruire
una trottolina, con un goniometro circolare di plastica, sulla
cui superficie viene incollato un cartoncino dello stesso
diametro, preparato con le percentuali di colori e diviso
radialmente in settori.
1
2
3
4
Il disco di Newton, dapprima fermo (1) e poi posto in rapida rotazione (2 e 3), fino ad
apparire bianco (4)
L’occhio umano
L’occhio, tramite la lente del
cristallino, forma
un’immagine degli oggetti
sulla retina, da cui poi
partono gli impulsi elettrici
che arriveranno al cervello
La retina è ricoperta di coni e
bastoncelli.
I CONI sono i responsabili
della visione a colori
La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta
La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta
oggetto opaco
Sorgente
puntiforme
ombra
cono d’ombra
La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta
oggetto opaco
Sorgente
puntiforme
ombra
cono d’ombra
C
Sorgente
estesa
penombra
P
ombra
La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta
Sorgente
puntiforme
ombra
oggetto opaco
cono d’ombra
eclisse parziale
eclisse totale
SOLE
LUNA
TERRA
Le proprietà della luce
Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?
Le proprietà della luce
Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?
… può essere riflessa …
… trasmessa …
… assorbita e poi riemessa …
Le leggi della riflessione
raggio
incidente
i
Superficie riflettente liscia
(specchio)
Le leggi della riflessione
raggio
incidente
i r1
raggio
riflesso
i=r1
Superficie riflettente liscia
(specchio)
1a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale
alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano
2a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di
riflessione
i=r1
Le leggi della riflessione
Superficie scabra
raggio
incidente
i r1
raggio
riflesso
i=r1
Superficie riflettente liscia
(specchio)
1a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale
alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano
2a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di
riflessione
i=r1
Riflessione su uno specchio piano
oggetto
Riflessione su uno specchio piano
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio piano
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio piano
L’immagine è VIRTUALE,
delle stesse dimensioni
dell’originale,
DRITTA, ma
NON E’
SOVRAPPONIBILE
ALL’ORIGINALE
P
P’
C
C’
oggetto
immagine
Riflessione su uno specchio concavo
oggetto
Riflessione su uno specchio concavo
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio concavo
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio concavo
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio concavo
L’immagine è REALE, rimpicciolita e CAPOVOLTA
P
C’
P’
C
oggetto
immagine
Riflessione su uno specchio convesso
oggetto
Riflessione su uno specchio convesso
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio convesso
P
C
oggetto
Riflessione su uno specchio convesso
L’immagine è VIRTUALE, rimpicciolita e DRITTA
P
P’
C’
C
oggetto
immagine
Le leggi della rifrazione
raggio
incidente
i
raggio
incidente
i
Le leggi della rifrazione
raggio
incidente
i r1
raggio
riflesso
raggio
incidente
i r1
raggio
riflesso
Le leggi della rifrazione
raggio
incidente
i r1
r2
raggio
riflesso
raggio
rifratto
raggio
incidente
i r1
raggio
riflesso
Le leggi della rifrazione
raggio
incidente
i r1
r2
raggio
riflesso
raggio
rifratto
raggio
incidente
i r1
r2
raggio
riflesso
raggio
rifratto
1a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla
superficie riflettente giacciono nello stesso piano
2a legge: quando un raggio luminoso passa da un mezzo meno
“denso” a uno più “denso” si avvicina alla normale; se passa da un
mezzo più “denso” ad uno meno “denso” si allontana dalla normale
Lenti convergenti e divergenti
Lenti convergenti
Immagine capovolta e rimpicciolita
Immagine capovolta e ingrandita
Lenti divergenti
Immagine diritta e rimpicciolita
Applicazioni delle lenti
macchine
fotografiche
binocoli e
cannocchiali
microscopi e
lenti di
ingrandimento
occhiali da
vista
Esempi di rifrazione
Il bastoncino
spezzato
Esempi di rifrazione
Il bastoncino
spezzato
Un bastoncino immerso
parzialmente in acqua
sembra spezzato
Esempi di rifrazione
Il bastoncino
spezzato
Un bastoncino immerso
parzialmente in acqua
sembra spezzato
P’
P
A causa della rifrazione, gli
oggetti in acqua appaiono più in
alto di dove realmente si
trovano
Esempi di rifrazione
Il miraggio
aria sempre più calda e
quindi sempre meno densa
sabbia bollente
Il fenomeno della fata
Morgana
In ottica la Fata Morgana, o Fatamorgana, è una forma complessa e insolita di
miraggio che si può scorgere all'interno di una stretta fascia al di sopra
dell'orizzonte. Il nome italiano è conosciuto anche all'estero,perché si tratta
di un fenomeno frequentemente osservato nello Stretto di Messina. Esso fa
riferimento alla fata Morgana della mitologia celtica, che induceva nei
marinai visioni di fantastici castelli in aria o in terra per attirarli e quindi
condurli a morte. Tale fenomeno, che può essere osservato a terra o in
mare, nelle regioni polari o nei deserti, distorce enormemente l’oggetto (o
gli oggetti) su cui agisce il miraggio, tanto da renderli insoliti e irriconoscibili.
Può riguardare qualsiasi tipo di oggetti "distanti", come isole, coste o
barche. Il soggetto è mostrato in rapida evoluzione, in posizioni diverse da
quelle originarie, in una visione che può passare senza soluzione di
continuità dalla compressione all'allungamento.
Il fenomeno si verifica in diversi luoghi nel mondo e ha ispirato numerose
opere poetiche, i cui autori fornivano spiegazioni fantasiose del fenomeno.
Ha avuto ampia diffusione l'opinione che questo miraggio sia anche la
causa di alcuni casi di avvistamenti UFO.
Riflessione totale
Riflessione totale
Riflessione totale
Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno
più denso incidendo con un angolo superiore di un
ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente
alim alim
Riflessione totale
Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno
più denso incidendo con un angolo superiore di un
ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente
alim alim
PRISMA
a riflessione totale
Riflessione totale
Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno
più denso incidendo con un angolo superiore di un
ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente
alim alim
PRISMA
a riflessione totale
FIBRA OTTICA
La fibra ottica
Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o
polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro
interno la luce (propagazione guidata), e che trovano
importanti
applicazioni
in
telecomunicazioni,
diagnostica medica e illuminotecnica.
FIBRA OTTICA
Esempi di riflessione totale
PERISCOPIO
Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA
PERISCOPIO
Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA
PERISCOPIO
Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA
PERISCOPIO
Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA
PERISCOPIO
Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA
PERISCOPIO
Gli occhiali da vista
occhio miope
Gli occhiali da vista
occhio miope
e la sua correzione
Gli occhiali da vista
occhio miope
e la sua correzione
occhio ipermetrope
Gli occhiali da vista
occhio miope
e la sua correzione
occhio ipermetrope
e la sua correzione
Realizzato da :
Gli alunni della IV B
a cura della Prof.ssa Palumbo
Magrì Serafina
