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I.I.S.S. Madre Teresa di Calcutta Casteltermini FACCIAMO LUCE SULLA LUCE Realizzato dalla classe IVB 2014/2015.

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1 I.I.S.S. Madre Teresa di Calcutta Casteltermini FACCIAMO LUCE SULLA LUCE Realizzato dalla classe IVB 2014/2015

2 Perché vediamo gli oggetti?

3 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.

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

5 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

6 La velocità della luce c= 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

7 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

8 Luce è una radiazione elettromagnetica

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

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

11 Colori e lunghezza d’onda Ciascun colore corrisponde ad una radiazione elettromagnetica di diversa lunghezza d’onda COLORELUNGHEZZA D’ONDA (nm) violetto azzurro verde giallo arancion e rosso L’occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico: la luce VISIBILE

12 Isaac Newton

13 Sir Isaac Newton (Woolsthorpe-by-Colsterworth, 25 dicembre 1642 – Londra, 20 marzo 1727) è stato un matematico, fisico, filosofo naturale, astronomo, teologo e alchimista inglese. Citato anche come Isacco Newton, è considerato uno dei più grandi scienziati di tutti i tempi. Fu Presidente della Royal Society. Newton fu il primo a dimostrare che la luce bianca è composta dalla somma (in frequenza) di tutti gli altri colori. Egli, infine, avanzò l'ipotesi che la luce fosse composta da particelle da cui nacque la teoria corpuscolare della luce in contrapposizione ai sostenitori della teoria ondulatoria della luce, patrocinata dall'astronomo olandese Christiaan Huygens e dall'inglese Young e corroborata alla fine dell'Ottocento dai lavori di Maxwell e Hertz. La tesi di Newton trovò invece conferme, circa due secoli dopo, con l'introduzione del "quanto d'azione" da parte Max Planck (1900) e l'articolo di Albert Einstein (1905) sull'interpretazione dell'effetto fotoelettrico a partire dal quanto di radiazione elettromagnetica, poi denominato fotone. Queste due interpretazioni coesisteranno nell'ambito della meccanica quantistica, come previsto dal dualismo onda-particella.

14 Il disco di Newton: L’insieme di tutti i colori dello spettro solare, presi ciascuno in opportune proporzioni,produce luce bianca,come si può facilmente verificare in laboratorio con il disco di Newton, un cartoncino diviso radialmente in settori di diversi colori, il quale, posto in rapida rotazione attorno a un asse passante per il centro, appare bianco. La condizione richiesta è soltanto che la velocità angolare di rotazione sia tale che il colore riflesso da ogni settore all’occhio dell’ osservatore permanga sulla retina di quest’ ultimo per almeno 1/10 di secondo, in modo da non consentire la percezione cromatica separata dei vari colori.

15 Costruzione del Disco di Newton Si prende un cartoncino di 0,3 mm e si ritaglia un cerchio. Dal centro viene diviso radialmente in settori di diverse estensioni angolari e in proporzione che verranno ricoperte da fogli colorati, acquistabili in cartoleria. Per mettere in movimento il disco possiamo usare una trottola giocattolo, oppure costruire una ruota che viene messa in movimento da una puleggia collegata alla ruota stessa, questo sistema era usato anticamente. Più semplicemente possiamo costruire una trottolina, con un goniometro circolare di plastica, sulla cui superficie viene incollato un cartoncino dello stesso diametro, preparato con le percentuali di colori e diviso radialmente in settori.

16 Il disco di Newton, dapprima fermo (1) e poi posto in rapida rotazione (2 e 3), fino ad apparire bianco (4)

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18 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

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

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

21 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

22 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

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

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

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

26 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

27 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

28 Riflessione su uno specchio piano oggetto

29 Riflessione su uno specchio piano oggetto P C

30 Riflessione su uno specchio piano oggetto P C

31 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

32 Riflessione su uno specchio concavo oggetto

33 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

34 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

35 Riflessione su uno specchio concavo oggetto P C

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

37 Riflessione su uno specchio convesso oggetto

38 Riflessione su uno specchio convesso oggetto P C

39 Riflessione su uno specchio convesso oggetto P C

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

41 Le leggi della rifrazione i i raggio incidente

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

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

44 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

45 Lenti convergenti e divergenti Immagine capovolta e rimpicciolita Immagine capovolta e ingrandita Lenti convergenti Lenti divergenti Immagine diritta e rimpicciolita

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

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

51 Il fenomeno della fata Morgana In ottica la Fata Morgana, o Fatamorgana, è una forma complessa e insolita di miraggio che si può scorgere all'interno di una stretta fascia al di sopra dell'orizzonte. Il nome italiano è conosciuto anche all'estero,perché si tratta di un fenomeno frequentemente osservato nello Stretto di Messina. Esso fa riferimento alla fata Morgana della mitologia celtica, che induceva nei marinai visioni di fantastici castelli in aria o in terra per attirarli e quindi condurli a morte. Tale fenomeno, che può essere osservato a terra o in mare, nelle regioni polari o nei deserti, distorce enormemente l’oggetto (o gli oggetti) su cui agisce il miraggio, tanto da renderli insoliti e irriconoscibili. Può riguardare qualsiasi tipo di oggetti "distanti", come isole, coste o barche. Il soggetto è mostrato in rapida evoluzione, in posizioni diverse da quelle originarie, in una visione che può passare senza soluzione di continuità dalla compressione all'allungamento. Il fenomeno si verifica in diversi luoghi nel mondo e ha ispirato numerose opere poetiche, i cui autori fornivano spiegazioni fantasiose del fenomeno. Ha avuto ampia diffusione l'opinione che questo miraggio sia anche la causa di alcuni casi di avvistamenti UFO.

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54 Riflessione totale

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56 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

57 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

58 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

59 La fibra ottica Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce (propagazione guidata), e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e illuminotecnica. FIBRA OTTICA

60 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO

61 PERISCOPIO FIBRA OTTICA

62 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

63 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

64 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

65 Esempi di riflessione totale PERISCOPIO FIBRA OTTICA

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67 Gli occhiali da vista occhio miope

68 Gli occhiali da vista occhio miope e la sua correzione

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

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

71 Realizzato da : Gli alunni della IV B a cura della Prof.ssa Palumbo Magrì Serafina


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