La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

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

Presentazioni simili


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

1

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

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 f =v/

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 Lintervallo della luce visibile è: 380 – 780 nm

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. I fotoni come quanti di luce.

11 10 La luce e la materia: radiometria radiazione elettro magnetica (e.m)Ai fini dello studio della interazione con la materia si considera la luce come una radiazione elettro magnetica (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 (grandezze spettrali)

12 La velocità della luce Nel vuoto la velocità della luce è costante in tutti i sistemi di riferimento Si indica con c e vale m/s (circa km/s) Negli altri mezzi la velocità è inferiore e decresce al crescere dellindice di rifrazione Lindice di rifrazione di un mezzo è definito come rapporto tra velocità nel vuoto e velocità nel mezzo: 11 n = c/v

13 12 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

14 13 La luce: la dispersione Lindice di rifrazione di un materiale non è una costante, ma è funzione della lunghezza donda n( ) Onde di lunghezza differente hanno un angolo di rifrazione diverso nello stesso mezzo: arcobaleno!

15 14 Misurare 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]

16 15 Misurare la luce: grandezze radiometriche Energia radiante: Q e ( ) [Joule] Flusso radiante: [Watt] È una misura della variazione di energia nel tempo Ad esempio può indicare quanta energia esce da una sorgente nellunità di tempo

17 16 Misurare 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

18 17 Misurare 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

19 18 Misurare 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

20 19 Misurare 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

21 20 Misurare la luce: fotometria Efficacia luminosa spettrale K( ) : –max sensibilità: GIALLO –min sensibilità: BLU ROSSO

22 21 Misurare 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 dellintervallo delle lunghezze donda visibili (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

23 22 Misurare 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 ]

24 23 Misurare la luce: valori totali Le grandezze spettrali viste sono funzioni della lunghezza donda Sovente nelle misure e applicazioni industriali si usano piuttosto i valori totali in cui si considera la quantità di energia a prescindere dalla composizione spettrale e quindi dalla lunghezza onda Radianza totale Luminanza (totale)

25 24 Misurare la luce: valori totali Significato grafico del valore totale: L e ( ) LeLe

26 25 Misurare la luce: strumenti di misura Luminanzometro: misura la luminanza Sfera di Ulbricht: misura il flusso luminoso Luxmetro: misura lilluminamento Fotometro: misura lintensità luminosa

27 26 Misurare la luce: strumenti di misura Colorimetro


Scaricare ppt "1 La luce: Cenni storici Fondamenti di Radiometria e Fotometria."

Presentazioni simili


Annunci Google