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LEZIONI DI OTTICA. CHE COS’E’ LA LUCE  Perché vediamo gli oggetti  Che cos’è la luce  La propagazione della luce.

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Presentazione sul tema: "LEZIONI DI OTTICA. CHE COS’E’ LA LUCE  Perché vediamo gli oggetti  Che cos’è la luce  La propagazione della luce."— Transcript della presentazione:

1 LEZIONI DI OTTICA

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3 CHE COS’E’ LA LUCE  Perché vediamo gli oggetti  Che cos’è la luce  La propagazione della luce

4 Perché vediamo gli oggetti?

5 Noi vediamo gli oggetti perché da essi partono radiazioni luminose che giungono al nostro occhio SORGENTE LUMINOSA OGGETTI ILLUMINATI Una SORGENTE LUMINOSA emette luce propria, mentre gli OGGETTI ILLUMINATI diffondono in tutte le direzioni la luce da cui vengono investiti.

6 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 I raggi di luce Un raggio luminoso è un fascio di luce molto sottile, che rappresentiamo con una retta.

7 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Le sorgenti di luce I corpi che emettono la luce sono chiamati corpi luminosi o sorgenti di luce. I raggi che essi emettono colpiscono gli altri oggetti (i corpi illuminati), sono diffusi in tutte le direzioni ed entrano, infine, nei nostri occhi.

8 SORGENTI DI LUCE Una sorgente di luce è un qualsiasi corpo che emette luce il sole il fuoco una lampadina ….

9 CORPI TRASPARENTI Sono corpi che possono essere attraversati dai raggi di luce acqua aria vetro ……

10 CORPI OPACHI Sono corpi che impediscono il passaggio dei raggi di luce. Si dividono in: assorbenti riflettenti

11 CORPI ASSORBENTI Assorbono la luce e la convertono in calore carbone nerofumo …

12 CORPI RIFLETTENTI Respingono i raggi di luce metalli foglio bianco …

13 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

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

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

16 La velocità della luce c= 300 000 km / s La luce proveniente dal sole impiega circa 8 minuti per arrivare a noi. La luce può propagarsi in un mezzo trasparente (aria, vetro, acqua) ma anche nel VUOTO. La sua velocità nel vuoto è Sol e Terra 150 milioni di km = 8 minuti-luce

17 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 L’indice di rifrazione Nei mezzi trasparenti la velocità della luce è minore che nel vuoto.

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

19 Luce è una radiazione elettromagnetica

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

21 1fm 1pm 1nm 1μm 1mm 1m RAGGI GAMMA RAGGI XULTRA- VIOLETTO INFRA- ROSSO MICRO- ONDE RADIO Lo spettro elettromagnetico LUNGHEZZA D’ONDA (m) VISIBILE 10 -14 10 -12 10 -10 10 -8 10 -6 10 -4 10 -2 1 10 2 ENERGIA

22 Colori e lunghezza d’onda Ciascun colore corrisponde ad una radiazione elettromagnetica di diversa lunghezza d’onda COLORELUNGHEZZA D’ONDA (nm) violetto380-430 azzurro430-470 verde470-520 giallo520-590 arancion e 590-610 rosso610-750 L’occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico: la luce VISIBILE

23 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

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

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

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

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

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

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

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

31 Le leggi della riflessione i r1r1 Superficie riflettente liscia (specchio) 1 a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano 2 a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione i=r 1 i=r1i=r1 raggio incidente raggio riflesso

32 Le leggi della riflessione i r1r1 Superficie riflettente liscia (specchio) Superficie scabra 1 a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano 2 a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione i=r 1 i=r1i=r1 raggio riflesso raggio incidente

33 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 La diffusione della luce riflessa

34 Riflessione su uno specchio piano oggetto

35 Riflessione su uno specchio piano oggetto P C

36 Riflessione su uno specchio piano oggetto P C

37 L’immagine è VIRTUALE, delle stesse dimensioni dell’originale, DRITTA, ma NON E’ SOVRAPPONIBILE ALL’ORIGINALE Riflessione su uno specchio piano oggetto P CC’ P’ immagine

38 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Lo specchio piano L’immagine riflessa da uno specchio piano è virtuale e appare in posizione simmetrica all’oggetto rispetto allo specchio.

39 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Destra o sinistra?

40 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

41 Riflessione su uno specchio concavo oggetto

42 SPECCHI CURVI

43 SPECCHI PARABOLICI

44 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Specchi sferici di piccola apertura In uno specchio sferico: il raggio è il raggio della sfera da cui esso è tratto; l’asse ottico è il suo asse di simmetria, che passa per il centro C della sfera e per il vertice V dello specchio; la distanza focale è la distanza tra il fuoco F e il vertice V e si verifica sperimentalmente che è uguale alla metà del raggio.

45 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

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47 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

48 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

49 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

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

51 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio parallelo all’asse ottico

52 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio per il fuoco

53 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio per il centro

54 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio nel vertice

55 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto oltre il centro Immagine reale, capovolta e rimpicciolita

56 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto tra il centro e il fuoco Immagine reale, capovolta e ingrandita

57 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto tra il centro e lo specchio Immagine virtuale, diritta e ingrandita

58 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

59 Riflessione su uno specchio convesso oggetto

60 Riflessione su uno specchio convesso oggetto P C

61 Riflessione su uno specchio convesso oggetto P C

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

63 LEGGE DEI PUNTI CONIUGATI f = VF p = VA q = VA’

64 SPECCHI CONVESSI p ed r sono numeri positivi, perciò q sarà negativo: in uno specchio convesso l’immagine sarà sempre virtuale

65 INGRANDIMENTO LINEARE

66 CONVENZIONI PER LA LEGGE DEI PUNTI CONIUGATI APPLICATA AGLI SPECCHI POSITIVONEGATIVO Valore di q immagine realeImmagine virtuale Valore di fSpecchio concavoSpecchio convesso Valore di GImmagine dirittaImmagine capovolta

67 Le leggi della rifrazione i i raggio incidente

68 Le leggi della rifrazione i r1r1 i r1r1 raggio riflesso raggio incidente

69 Le leggi della rifrazione i r1r1 r2r2 i r1r1 raggio incidente raggio riflesso raggio incidente raggio riflesso raggio rifratto

70 Le leggi della rifrazione i r1r1 r2r2 i r1r1 r2r2 1 a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano 2 a 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 raggio riflesso raggio incidente raggio riflesso raggio incidente raggio rifratto

71 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 La rifrazione La rifrazione avviene ogni volta che un raggio attraversa la separazione tra due mezzi trasparenti nei quali la luce ha velocità diverse.

72 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Le leggi della rifrazione Seconda legge Prima legge Il raggio incidente, il raggio rifratto e la retta perpendicolare alla superficie di separazione dei due mezzi, nel punto di incidenza, appartengono allo stesso piano.

73 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 LEGGE DI SNELL

74 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 La moneta sott’acqua

75 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Riflessi e rifratti Oltre al raggio rifratto si forma anche un debole raggio riflesso dentro il vetro.

76 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 La riflessione totale Si chiama angolo limite quel valore dell’angolo d’incidenza a cui corrisponde un angolo di rifrazione pari a 90°.

77 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Angoli limite con l’aria

78 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Il punto di vista dei sub

79 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Le fibre ottiche La luce che vi penetra si riflette all’interno della fibra moltissime volte, fino a uscire all’altra estremità.

80 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

81 Esempi di rifrazione Il bastoncino spezzato

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

83 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

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

85 Riflessione totale

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87 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 a lim

88 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 a lim PRISMA a riflessione totale

89 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 FIBRA OTTICA PRISMA a riflessione totale a lim

90 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO

91 PERISCOPIO FIBRA OTTICA

92 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

93 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

94 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

95 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

96 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Lenti sferiche

97 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

98 Le lenti convergenti

99 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio parallelo all’asse ottico

100 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio per il fuoco

101 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Raggio per il centro

102 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto oltre il doppio della distanza focale

103 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto al doppio della distanza focale

104 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Tra il fuoco e il doppio della distanza focale

105 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto nel fuoco

106 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Oggetto tra la lente e il fuoco

107 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

108 Le lenti divergenti (1)

109 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Le lenti divergenti (2)

110 Lenti convergenti e divergenti Immagine capovolta e rimpicciolita Immagine capovolta e ingrandita Lenti convergenti Lenti divergenti Immagine SEMPRE VIRTUALE, diritta e rimpicciolita

111 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 FORMULA DEI PUNTI CONIUGATI PER LENTI SOTTILI

112 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Il rapporto di ingrandimento di una lente

113 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 CONVENZIONI PER LA LEGGE DEI PUNTI CONIUGATI APPLICATA ALLE LENTI SOTTILI POSITIVONEGATIVO Valore di qImmagine realeImmagine virtuale Valore di fLente convergenteLente divergente Valore di GImmagine dirittaImmagine capovolta

114 Applicazioni delle lenti macchine fotografiche binocoli e cannocchiali microscopi e lenti di ingrandimento occhiali da vista

115 Gli occhiali da vista occhio miope

116 Gli occhiali da vista occhio miope e la sua correzione

117 Gli occhiali da vista occhio miope e la sua correzione occhio ipermetrope

118 Gli occhiali da vista occhio miope e la sua correzione occhio ipermetrope e la sua correzione

119 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 La macchina fotografica L’obiettivo, che si comporta come una lente convergente, forma un’immagine reale e capovolta dell’oggetto fotografato.

120 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 Il microscopio Nel microscopio si forma un’immagine virtuale, capovolta ed ingrandita. Con i migliori microscopi di possono effettuare ingrandimenti di qualche migliaio di volte vedere ad esempio i batteri

121 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010 IL CANNOCCHIALE Nel cannocchiale l’immagine è reale, capovolta e rimpicciolita e si forma in corrispondenza del fuoco F ob. Per raddrizzare l’immagine si usano lenti e prismi

122 Amaldi, L’Amaldi 2.0 © Zanichelli editore 2010

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