OTTICA: la luce - Liceo Cavalieri

OTTICA: la luce
Cos’è la luce?
Due ipotesi:

Un flusso di
particelle, come una
serie di piccolissimi
proiettili
 Un’onda, come
quelle del mare, o
come il suono
OTTICA: la luce come onda
Esperimenti compiuti
nei primi anni
dell’800 dimostrano
che la luce è
UN’ONDA che viaggia
a velocità molto
elevata
OTTICA: la velocità della luce
Nello spazio vuoto la
luce viaggi alla
velocità fissa di
300.000 chilometri al
secondo.
Questa velocità è
indicata con c.
c  300.000km / s
OTTICA: la velocità della luce
Secondo Einstein
nulla può viaggiare a
una velocità
superiore a c.
Questo è stato
confermato da molti
esperimenti, svolti
anche di recente.
OTTICA: la velocità della luce
Nella materia la luce
viaggia PIU’
LENTAMENTE che
nel vuoto.
Ad esempio,
nell’acqua la luce
viaggia alla velocità
di 225.000 km/s
OTTICA: indice di rifrazione
Il rapporto tra la
velocità della luce nel
vuoto (c) e quella in
un mezzo (v) si
chiama INDICE DI
RIFRAZIONE di quel
mezzo (n)
c
n
v
OTTICA: indice di rifrazione
L’indice di rifrazione
di un diamante è
2,42: questo significa
che la luce in un
diamante viaggia alla
velocità di
124.000km/s
OTTICA: più veloci della luce
Questo significa che
è possibile superare
in velocità un raggio
di luce: non però nel
vuoto, ma in un
mezzo materiale
OTTICA: effetto Cherenkov
Quando un elettrone
è scagliato attraverso
l’acqua ad una
velocità superiore a
quella della luce
emette una luce
azzurra detta
“radiazione
Cherenkov
OTTICA: ottica geometrica
L’ottica geometrica
studia i fenomeni
ottici più elementari.
Nell’ottica geometrica
è indifferente pensare
alla luce come a
un’onda o come a
una particella
OTTICA: raggio di luce
Un RAGGIO DI LUCE
è un sottilissimo
fascio di luce,
assimilabile a una
retta.
Si può ottenere
facendo un piccolo
foro in uno schermo,
o meglio con un
raggio laser
OTTICA: sorgenti di luce
Una sorgente di luce
è un qualsiasi corpo
che emette luce

il sole
 il fuoco
 una lampadina
 ….
OTTICA: corpi trasparenti
Sono corpi che
possono essere
attraversati dai raggi
di luce

acqua
 aria
 vetro
 ……
OTTICA: corpi opachi
Sono corpi che
impediscono il
passaggio dei raggi
di luce.
Si dividono in:

assorbenti
 riflettenti
OTTICA: corpi assorbenti
Assorbono la luce e
la convertono in
calore

carbone
 nerofumo
…
OTTICA: corpi riflettenti
Respingono i raggi di
luce

metalli
 foglio bianco
…
OTTICA: comportamenti misti
In realtà tutti i corpi
opachi sono in parte
assorbenti e in parte
riflettenti
L’acqua è trasparente,
ma ci si può
specchiare sulla sua
superficie, come se
fosse riflettente
OTTICA: leggi dell’ottica
L’ottica geometrica è basata su tre leggi
fondamentali

propagazione rettilinea
 riflessione
 rifrazione
OTTICA: leggi dell’ottica
Queste leggi possono essere ricavate
sperimentalmente, anche se in realtà
possono pure essere dedotte dalla natura di
onda della luce.
OTTICA: propagazione rettilinea
IN ASSENZA DI OSTACOLI UN RAGGIO DI
LUCE SI PROPAGA IN LINEA RETTA
OTTICA: ombra
Questa legge spiga la formazione
dell’ombra dietro gli oggetti opachi
OTTICA: ombra
Nessuna retta può
essere tracciata dal
puntino luminoso S
(la sorgente) alla
zona AB senza
passare per lo
schermo opaco CD;
AB di conseguenza
resta buia
A
C
S
D
B
OTTICA: ombra
A
C
S
D
B
Questa è la
costruzione
geometrica rigorosa
della zona d’ombra
creata da una
sorgente puntiforme
S
OTTICA: ombra e penombra
E
S
T
C
A
D
B
F
Quando la sorgente
non è puntiforme, ma
estesa, come TS,
attorno alla zona
d’ombra AB si
formano due zone di
PENOMBRA, AE e BF
OTTICA: ombra e penombra
S
T
C
D
A
B
La zona d’ombra si
spiega come nel caso
precedente; nessun
raggio può giungere
dalla sorgente ST alla
zona AB senza
passare dal corpo
opaco CD, per cui
questa zona è del
tutto buia
OTTICA: ombra e penombra
E
S
C
A
T
Nella zona di
penombra AE alcuni
raggi riescono ad
arrivare, altri
vengono fermati,
producendo così
un’illuminazione solo
parziale
OTTICA: eclissi
Ombra e penombra
spiegano il fenomeno
delle eclissi
OTTICA: eclissi
L’eclissi totale di
sole (molto rara) si
verifica nella zona
d’ombra prodotta
dalla luna.
L’eclissi parziale
si verifica nella
zona di penombra
OTTICA: camera oscura
La legge della
propagazione
rettilinea spiega
anche la camera
oscura
I raggi provenienti da una sorgente A
passano attraverso un sottilissimo foro e
producono sul fondo della camera
un’immagine rovesciata, B
OTTICA: camera oscura
La camera oscura è
stata usata in pittura
per riprodurre i
soggetti in modo
realistico; infatti, se
sul fondo c’è un
foglio di carta
traslucida, è
possibile ricalcare da
dietro l’immagine
OTTICA: camera oscura
Le prime macchine
fotografiche sono
delle camere oscure
con una pellicola sul
fondo.
La piccolezza del foro
fa però passare poca
luce, rendendo
necessari lunghi
tempi di esposizione
OTTICA: macchina forografica
Nelle attuali
macchine
fotografiche il foro è
più grande e
l’immagine viene
messa a fuoco da
una lente
OTTICA: occhio
Anche l’occhio funziona con lo stesso
principio
OTTICA: camera oscura
Chiaramente, più lontana è la sorgente, più
piccola è l’immagine prodotta; questo
spiega perché le cose lontane sembrano più
piccole di quelle vicine