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LUCE e COLORE: una introduzione Mauro Casalboni. La luce è difficilmente definibile: come per la salute, la libertà e laria, si apprezza la sua importanza.

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1 LUCE e COLORE: una introduzione Mauro Casalboni

2 La luce è difficilmente definibile: come per la salute, la libertà e laria, si apprezza la sua importanza solamente quando ci viene a mancare….

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4 Che cosa è la luce? A questa domanda fin dallantichità si è cercato di dare una risposta con supposizioni, studi e scoperte Alcune risposte hanno aperto nuovi campi come la teoria della relatività, la meccanica quantistica

5 V sec a.C. III sec a.C. I sec d.C. I sec a.C. X sec XVI sec XVII sec XX sec Democrito Erone di Alessandria, Lucrezio Claudio Tolomeo Ibn-Al-Hassan Pitagora Euclide Keplero Galilei, Snell, Cartesio, Fermat, Grimaldi, Bartholin Newton, Huygens Young, Fresnel Maxwell, Fizeau Einstein Meccanica Quantistica Fisica Moderna

6 Pitagora pensava che fosse un fluido emesso dagli occhi Democrito invece che le immagini fossero emesse dagli oggetti Euclide, Erone di Alessandria, Tolomeo, partendo dallipotesi pitagorica trovarono soluzioni per specchi e sistemi semplici Ibn-Al-Hassan rigettò lidea pitagorica Keplero e Maurolico studiarono le lenti Snell studiò la rifrazione Cartesio ipotizzò che la luce fosse formata da corpuscoli materiali Fermat formulò un principio generale partendo dalla rifrazione della luce Grimaldi scoprì la diffrazione e ipotizò la natura ondulatoria Bartholin scoprì la birifrangenza Newton studiò la scomposizione dei colori attraverso prismi accettando la teoria corpuscolare Huygens costruì un modello ondulatorio molto raffinato Young scoprì i fenomeni di interferenza Fresnel stabilì definitivamente la natura ondulatoria della luce Maxwell formulò le equazioni collegando la luce ai fenomeni elettromagnetici Fizeau misurò la velocità della luce Plank formulò unipotesi sui fenomeni di emissione ed assorbimento Righi scoprì leffetto fotoelettrico Einstein formulò la spiegazione delleffetto fotoelettrico, base per la meccanica quantistica

7 Che cosa è la luce? Distinguere fra gli aspetti FISICI e quelli PERCETTIVI Rispondere a questa domanda per i fisici significa capire chi la genera, descriverla isolando alcune sue caratteristiche Distinguere fra gli aspetti FISICI e quelli PERCETTIVI

8 Chi produce la luce? Quando la frequenza delloscillazione cade in un certo intervallo, il nostro occhio e il nostro cervello svolgono le funzioni di apparecchio ricevente e vediamo quanto ci viene trasmesso dalla sorgente che in questo caso sono gli atomi stessi, per esempio quelli eccitati dalla corrente che passa nel filamento di una lampadina. Lirraggiamento per mezzo di una antenna ci permette di parlare con un amico lontano o inviare un SMS tramite il cellulare. La stessa situazione si presenta per le trasmissioni radio o televisive dove la frequenza delloscillazione definisce la stazione emittente. Nellanimazione sono mostrati tali campi (elettrico e magnetico) prodotti da una carica in moto sinusoidale. Variando la frequenza del moto della carica lungo lantenna varia la frequenza dellonda elettromagnetica ottenuta. Quando una carica elettrica si muove con moto accelerato produce un campo elettrico e uno magnetico variabili nel tempo.

9 Che caratteristiche ha la luce? Frequenza Lunghezza donda

10 Che caratteristiche ha la luce? Frequenza Lunghezza donda = 1/T T frequenza periodo lunghezza donda

11 Che caratteristiche ha la luce? Velocità = c

12 La luce è quindi unonda elettromagnetica in grado di Viaggiare nel vuoto Interagire con la materia La luce è quindi unonda elettromagnetica in grado di Viaggiare nel vuoto Interagire con la materia inizio della luce fine della luce La materia come La luce comemezzo per studiare la materia

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14 Che cosa è la luce? Distinguere fra gli aspetti FISICI e quelli PERCETTIVI Rispondere a questa domanda significa capire come funziona il nostro occhio capire come funziona il nostro cervello Distinguere fra gli aspetti FISICI e quelli PERCETTIVI Torniamo un passo indietro

15 Visione fotopica (giorno) Visione scotopica (notte) Sensibilità dellocchio umano ai diversi colori

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18 Vetri romani I sec d.C. ©National Geographic

19 Se vedessimo linfrarosso….

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21 La parte sensibile dellocchio è la retina Essa contiene cellule nervose sensibili a tre diversi colori, i coni e cellule sensibili ai bassi livelli di illuminazione ma che non distinguono bene i colori: i bastoncelli

22 G = 100 R = 40 B = 20 G = 20 R = 100 B = 0 si hanno tre segnali distinti, per il blu (B), il verde (G) ed il rosso (R). Come locchio distingue i colori: Dato un colore Un altro colore avrà unalta combinazione

23 SINTESI DEL COLORE ed è utilizzato tutte le volte che si deve rivelare o riprodurre un colore. Questo meccanismo di costruzione del colore si chiama

24 Si può procedere sommando luci di colori diversi ad esempio in uno schermo televisivo tradizionale La somma di tutte e tre le componenti cromatiche produce il bianco Tale procedimento è detto SINTESI ADDITIVA

25 Si può procedere togliendo alla luce incidente bianca alcune componenti. Nella pittura, ad esempio con le tempere, se vogliamo ottenere il verde mischiamo il giallo con il celeste Togliendo tutte le componenti cromatiche si produce il nero Tale procedimento è detto SINTESI SOTTRATTIVA

26 Per concludere analizziamo alcuni fenomeni comuni collegati con la luce: la trasmissione, la rifrazione, la riflessione, la diffusione e la luminescenza.

27 Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione

28 Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione

29 Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione

30 Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione

31 Trasmissione Rifrazione Riflessione Diffusione LUMINESCENZA Giudizio Universale: immagine nel VIS (sinistra) e in fluorescenza indotta UV (destra): l'azzurro di lapislazzuli, utilizzato da Michelangelo, e' riconoscibile dalla presenza di una fluorescenza bianco-verdastra

32 La luce trova moltissime applicazioni: proviamo a pensare…… Studiare luniverso Curare Produrre energia Misurare le distanze Comunicare Ricordare Calcolare Misurare linquinamento Studiare la materia Tagliare, saldare ….. Si usa per….

33 Studiare luniverso Curare Produrre energia Misurare le distanze Comunicare Ricordare Calcolare Misurare linquinamento Studiare la materia Tagliare, saldare ….. Si usa per…. La Galicia del Triangolo, una delle galassie più vicine alla Via Lattea.

34 Studiare luniverso Curare Produrre energia Misurare le distanze Comunicare Ricordare Calcolare Misurare linquinamento Studiare la materia Tagliare, saldare ….. Si usa per….

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41 Studiare luniverso Curare Produrre energia Misurare le distanze Comunicare Ricordare Calcolare Misurare linquinamento Studiare la materia Tagliare, saldare …..

42 Studiare luniverso Curare Produrre energia Misurare le distanze Comunicare Ricordare Calcolare Misurare linquinamento Studiare la materia Tagliare, saldare ….. Si usa per…. e per tante altre cose…….

43 Contributi da light-into-rainbow-AJHD.jpg.html ey_2000x1500.png

44 Mauro Casalboni professore di Fisica dei Solidi e Ottica Quantistica presso Il Dipartimento di Fisica dellUniversità di Roma Tor Vergata membro del Centro di Ricerca e Formazione permanente per lInsegnamento delle Discipline Scientifiche (


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