LA LUCE.

Presentazione sul tema: "LA LUCE."— Transcript della presentazione:

1 LA LUCE

2 Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero.
La superficie dell’acqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini di sughero sono fermi. I pezzettini di sughero, la superficie dell’acqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio.

3 Che cosa possiamo osservare ?
Facciamo cadere un sassolino in un certo punto della vasca. Che cosa possiamo osservare ? Un’onda si espande dal punto di caduta del sasso. I pezzettini di sughero cominciano ad oscillare su e giù in direzione perpendicolare alla superficie dello stagno.

4 Analizziamo che cosa è successo
La caduta del sasso (sorgente) ha prodotto una perturbazione meccanica che nasce nel punto di caduta La perturbazione provoca l’oscillazione (in direzione verticale) dei pezzetti di sughero La perturbazione nata nel punto di caduta è sentita prima dai pezzetti di pezzetto più vicino e poi dagli altri. La perturbazione si propaga (nel mezzo acqua) in direzione radiale; l’oscillazione avviene in direzione perpendicolare alla direzione di propagazione Si dice che è una perturbazione trasversale

5 Il sasso (che ha una massa; proprietà meccanica) cadendo altera l’equilibrio meccanico del sistema
La velocità di propagazione della perturbazione e l’ampiezza di oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e dall’altezza da cui cade il sassolino e dalla viscosità dell’acqua (caratteristiche meccaniche) La perturbazione (meccanica) può essere studiata attraverso l’analisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dell’acqua all’equilibrio

6 In sintesi - Esiste la sorgente meccanica della “perturbazione”
(la pietra che cade) - La perturbazione si propaga in mezzo che ha certe proprietà meccaniche (viscosità, elasticità) La perturbazione viene rivelata attraverso una proprietà meccanica (posizione del pezzetto di sughero o forza di richiamo)

7 Se continuiamo a far cadere sassolini con una cadenza opportuna (che dipende dalle viscosità dell’acqua) possiamo mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero contemporaneamente. Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dell’acqua in equilibrio) dei vari pezzetti di sughero ad un certo istante y=y(r) e la quota di uno stesso pezzetto di sughero ad istanti successivi y=y(t), si osserva che le posizione fotografate stanno su una curva ben definita di tipo sinusoidale

8 La propagazione della perturbazione meccanica può essere
studiata attraverso un modello matematico che si dice modello matematico ondulatorio o onda Questo modello è comune ad altri tipi di perturbazioni anche legate a altre proprietà dei sistemi fisici La luce può essere trattata come è una perturbazione di natura elettromagnetica, la cui propagazione può essere studiata secondo un modello ondulatorio traversale

9 Perché la luce è perturbazione ?
Dal punto di vista della luce lo stato di equilibrio è il “BUIO” Se sono in una stanza al “buio”, premendo il pulsante dell’interruttore altero questo stato perché la stanza si illumina Il filamento delle lampadina diventa incandescente, la lampadina diventa una sorgente luminosa. E’ l’analogo del sasso gettato nello stagno

10 La lampadina emette “luce” perché la corrente che circola nel
filamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo (con frequenze1015Hz), perdono l’energia che gli è stata fornita ed emettono la radiazione. Dalla sorgente la “ perturbazione “ luce si irradia in tutta la stanza, come le onde nello stagno La radiazione dalla lampadina si propaga in tutte le direzioni con una velocità che vale m/sec e si indica con c.

11 La perturbazione luminosa che è prodotta da cariche elettriche in movimento (elettrone che decade) si può propagare anche nel vuoto Il mezzo in cui si propaga una radiazione luminosa è caratterizzato dall’indice di rifrazione legato alle proprietà elettromagnetiche del mezzo

12 Onde Un’onda è caratterizzata da una lunghezza d’onda e da un’ampiezza
La radiazione elettromagnetica trasporta un’energia che aumenta al diminuire della sua lunghezza d’onda

13 Onde elettromagnetiche
ONDE RADIO  = 1km – 10cm trasmissioni radio-televisive MICROONDE  = 10cm – 1mm radar, telefono, forni IR - VISIBILE - UV  = 1mm – 10-9m calore, luce, reazioni chimiche RAGGI X – RAGGI GAMMA  = 10-8 – 10-12m radiografie

14 Lo spettro elettromagnetico
LUNGHEZZA D’ONDA (m) 1fm pm nm μm mm m RAGGI GAMMA RAGGI X ULTRA- VIOLETTO INFRA- ROSSO MICRO- ONDE ONDE RADIO ENERGIA VISIBILE

15 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 azzurro verde giallo arancione rosso Ciascun colore corrisponde ad una radiazione elettromagnetica di diversa lunghezza d’onda

16 Perché vediamo gli oggetti?

17 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.

18 Che cos’è la luce? UN FLUSSO DI PARTICELLE MICROSCOPICHE
emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose fotoni TEORIA CORPUSCOLARE

19 Che cos’è la luce? UN FLUSSO DI PARTICELLE MICROSCOPICHE UN’ ONDA
emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose UN’ ONDA cioè energia che si propaga fotoni TEORIA CORPUSCOLARE TEORIA ONDULATORIA

20 c= 300 000 km / s 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= km / s La luce proveniente dal sole impiega circa 8 minuti per arrivare a noi. 150 milioni di km = 8 minuti-luce Sole Terra

21 La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta

22 La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta cono d’ombra Sorgente puntiforme oggetto opaco ombra

23 La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta cono d’ombra Sorgente puntiforme oggetto opaco ombra Sorgente estesa P penombra C ombra

24 La propagazione della luce: le ombre
La luce si propaga in linea retta Sorgente puntiforme ombra cono d’ombra oggetto opaco SOLE LUNA TERRA eclisse parziale eclisse totale

25 Le proprietà della luce
Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?                                                                                                                                                                                                                                                               

26 Le proprietà della luce
Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto? … può essere riflessa …                                                                                                                                                                                                                                                                 … trasmessa … … assorbita e poi riemessa …

27 i Le leggi della riflessione raggio incidente
Superficie riflettente liscia (specchio)

28 i r1 Le leggi della riflessione i=r1 raggio incidente raggio riflesso
Superficie riflettente liscia 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

29 Riflessione su uno specchio piano
oggetto

30 Riflessione su uno specchio piano
oggetto P C

31 Riflessione su uno specchio piano
oggetto LEZIONI DI OTTICA per le scuole medie F.Menchini

32 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

33 Riflessione su uno specchio concavo
oggetto

34 Riflessione su uno specchio concavo
oggetto P C

35 Riflessione su uno specchio concavo
oggetto

36 Riflessione su uno specchio concavo
oggetto

37 Riflessione su uno specchio concavo
L’immagine è REALE, rimpicciolita e CAPOVOLTA P C’ P’ C immagine oggetto

38 Riflessione su uno specchio convesso
oggetto

39 Riflessione su uno specchio convesso
oggetto P C

40 Riflessione su uno specchio convesso
oggetto P C

41 Riflessione su uno specchio convesso
L’immagine è VIRTUALE, rimpicciolita e DRITTA oggetto C’ P’ P immagine C

42 Le leggi della rifrazione
raggio incidente raggio incidente

43 Le leggi della rifrazione
raggio incidente raggio riflesso i r1 raggio riflesso raggio incidente

44 Le leggi della rifrazione
raggio incidente raggio riflesso raggio riflesso raggio incidente raggio rifratto

45 Le leggi della rifrazione
raggio incidente raggio riflesso i r1 raggio incidente raggio riflesso r2 raggio rifratto raggio rifratto 1a legge: il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie 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

46 n2 sin r2 = n1 sin i Legge Snell-Descartes
n è l’indice di rifrazione del mezzo in cui si propaga il raggio

47 Esempi di rifrazione Il bastoncino spezzato

48 Esempi di rifrazione Il bastoncino spezzato
Un bastoncino immerso parzialmente in acqua sembra spezzato

49 Esempi di rifrazione Il bastoncino spezzato P’ P
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

50 Il miraggio Esempi di rifrazione
sabbia bollente aria sempre più calda e quindi sempre meno densa

51 Riflessione totale

52 Riflessione totale

53 Riflessione totale alim alim
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

54 Riflessione totale alim
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 PRISMA a riflessione totale

55 Riflessione totale alim
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 PRISMA a riflessione totale FIBRA OTTICA

56 Esempi di riflessione totale
PERISCOPIO

57 Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA PERISCOPIO

58 Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA PERISCOPIO

59 Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA PERISCOPIO

60 Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA PERISCOPIO

61 Esempi di riflessione totale
FIBRA OTTICA PERISCOPIO