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1 La luce: Cenni storici Fondamenti di Radiometria e Fotometria Maurizio Rossi.

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Presentazione sul tema: "1 La luce: Cenni storici Fondamenti di Radiometria e Fotometria Maurizio Rossi."— Transcript della presentazione:

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2 1 La luce: Cenni storici Fondamenti di Radiometria e Fotometria Maurizio Rossi

3 2 La luce: cosa è? Newton (1700): teoria corpuscolare –La luce è composta da miriadi di particelle microscopiche Huygens(1700): teoria ondulatoria –La luce è unonda che si propaga nelletere, ovvero una vibrazione come il suono nellaria Esperimenti di Thomas Young (inizio 1800) –Sembrarono confermare che la luce è unonda Esperimenti di Michelson e Morley (1887) –Evidenziarono che letere non esiste e che la luce ha una velocità costante rispetto al moto della terra da qualsiasi direzione provenga. Quindi non può essere una vibrazione delletere

4 3 La luce: ipotesi ondulatoria Unonda può essere descritta tramite: 1.Ampiezza A: la differenza di livello tra picchi e valli 2.Lunghezza donda : la distanza tra due picchi successivi 3.Velocità v: se si muove rispetto ad un sistema di riferimento (non è stazionaria) 4.Frequenza f: con

5 4 La luce: ipotesi ondulatoria Faraday (1850) –Ipotizzò che la luce fosse unonda elettromagnetica Maxwell (1864) –Descrisse il comportamento delle onde elettromagnetiche

6 5 La luce: polarizzazione Lungo la direzione di propagazione può avvenire che londa ruoti o compia altri movimenti sul suo asse

7 6 La luce: spettro Una radiazione composta da una sola onda di ampiezza e frequenza fisse è detta monocromatica Come le onde del mare anche la luce non è composta da una sola onda ma dalla somma di onde di ampiezze e frequenze differenti (somma di onde monocromatiche) Lo spettro descrive le ampiezze delle onde monocromatiche di differenti frequenze che compongono una radiazione

8 7 La luce: rappresentazione dello spettro

9 8 Lo spettro della radiazione em

10 9 La luce Vari esperimenti (Kirchoff, Rayleigh, Wien, Planck e poi Einstein) nella seconda metà del 1800 e allinizio del 1900 mostrarono che considerare la luce come onda e.m. non spiegava alcuni fenomeni In alcuni casi la luce presenta un comportamento corpuscolare Heisenberg e Schroedinger (1920) posero le basi della fisica quantistica per la definizione dei quanti di luce.

11 10 La luce e la materia: radiometria radiazione e.m.Ai fini dello studio della interazione con la materia si considera la luce come una radiazione e.m. Lo studio delle radiazioni e.m. è oggetto della radiometria La radiometria studia il trasferimento di energia radiante tramite un insieme di grandezze fisiche scalari (ovvero non vettoriali) Queste grandezze sono funzioni della lunghezza donda (spettri)

12 11 La luce: la rifrazione La luce che colpisce un materiale può essere: 1.Assorbita (trasformata in unaltra forma di energia: calore….) 2.Riflessa (diffusamente e/o specularmente) 3.Trasmessa (diffusamente e/o specularmente) Trasmissione speculare: Rifrazione, governata dalla legge di Snell: 1 2 n1n1 n2n2 - denso n 1 < n 2 + denso

13 12 La luce: la dispersione Lindice di rifrazione di un materiale non è una costante, ma funzione della lunghezza donda n( ) Onde di lunghezza differente hanno un angolo di rifrazione diverso nello stesso mezzo: arcobaleno!

14 13 La luce: langolo solido di proiezione Langolo solido è una regione conica di spazio definito dal rapporto tra larea della superficie racchiusa sulla sfera ed il raggio 2 della stessa Si misura in steradianti [sr]

15 14 La luce: grandezze radiometriche Energia radiante: Q e ( ) [Joule] Flusso radiante: [Watt] È una misura della variazione di energia nel tempo, ovvero al suo fluire. Ad esempio può indicare quanta energia esce da una sorgente nellunità di tempo

16 15 La luce: grandezze radiometriche Intensità radiante: [Watt/sr] Descrive il flusso rispetto ad una direzione È utilizzata per descrivere la forma della energia che esce da una sorgente

17 16 La luce: grandezze radiometriche Irradianza E e Uscita radiante M e [Watt/m 2 ] Descrive il flusso che arriva (E) o esce (M) da unarea È utilizzata per descrivere lenergia che arriva (o lascia) una superficie

18 17 La luce: grandezze radiometriche Radianza: [Watt/sr m 2 ] –dA area della sorgente emittente –cosӨ dipende dallangolo che la sorgente ha rispetto al ricettore –d dipende dalla dimensione del ricettore Può descrivere la percezione dellenergia da parte di un osservatore umano

19 18 La luce: fotometria Una radiazione e.m. come viene percepita da un osservatore umano? La valutazione visiva di uno stimolo radiometrico è oggetto della fotometria. La funzione di efficacia luminosa spettrale K( ) valuta la sensibilità alle radiazioni e.m. dellosservatore umano medio K( ) è stata misurata sperimentalmente su un campione di soggetti umani e ottenuta come media dei valori rilevati

20 19 La luce: fotometria Efficacia luminosa spettrale K( ) : –max sensibilità: GIALLO –min sensibilità: BLU ROSSO

21 20 La luce: fotometria Ad ogni grandezza radiometrica corrisponde una grandezza fotometrica pesata dalla (ovvero moltiplicata per) efficacia luminosa spettrale K( ) Essendo K( ) uguale a zero al di fuori del campo visivo (380÷780 nm) ne consegue che anche le grandezze fotometriche sono definite solo tra 380 e 780 nm Per convenzione si usa il pedice v (visivo) invece del pedice e (energetico) della radiometria

22 21 La luce: fotometria Ad esempio il flusso luminoso è dato da: [lm] E le altre: Energia radiante – Energia luminosa Q v [T (talbot)] Intensità radiante – Intensità luminosa I v [cd] Irradianza – Illuminamento E v [lux] Uscita radiante – Uscita luminosa M v [lux] Radianza – Luminanza L v [lux/sr] [cd/m 2 ]

23 22 La luce: valori totali Le grandezze spettrali viste sono funzioni della lunghezza donda: ovvero grafici o tabelle Sovente nelle misure e applicazioni industriali si usano piuttosto i valori totali in cui si considera la quantità di energia a prescindere dalla forma dello spettro Es.: Radianza totale Luminanza (totale)

24 23 La luce: valori totali Significato grafico del valore totale: L e ( ) LeLe

25 24 La luce: strumenti di misura Sfera di Ulbricht: misura il flusso luminoso Fotometri: misurano lintensità luminosa Luxmetri: misurano lilluminamento Luminanzometri: misurano la luminanza A volte con il termine di fotometro si intende uno strumento in grado di effettuare più tipi di misure

26 25 Strumenti di misura


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