L’insegnamento della fisica e delle scienze nella scuola; proposte operative per un approccio laboratoriale low-cost no cost Raggi, Fasci di Luce ed Ombre 2 progetto SCIENTIA MAGISTRA VITAE

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 2 Come Vediamo ? Vediamo quando la luce entra nei nostri Occhi Senza una sorgente di luce noi non vediamo; La luce è invisible a meno che non entri direttamente nei nostri occhi o è diffusa da fumo, nebbia o altri oggetti nei nostri occhi!

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 3 Oggetti luminosi (… producono luce) Luce da incandescenza: il processo di emissione dovuto ad alte temperature Luce da scariche elettriche: il processo di emissione dovuto ad elettricità che passa in un gas Luce da fluorescenza: il processo di emissione di luce visibile da sostanze che assorbono luce a differente, usualmente invisible, lunghezza d’onda.

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 4 Oggetti NON luminosi (… oggetti illuminati) Ogni superfice, non riflettente, diffonde la luce; i fasci diffusi entrano nei nostri occhi. La diffusione della luce è un fenomeno chiave quando si parla di “COME VEDIAMO” Fasci diffusi

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 5 Sorgente di Luce Puntiforme Una sorgente puntiforme emette luce in tutte le direzioni, a raggiera puntiforme è un oggetto le cui dimensioni sono piccole rispetto alle altre lunghezze in gioco (distanza di osservazione, dimensione dello strumento usato, etc.) Sappiamo che la luce si attenua allontanandoci dalla sorgente. (Pensate al sole. Sarebbe accecante se fossimo più vicini)

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 6 Sorgente di Luce estesa Possiamo immaginare una sorgente estesa come un insieme di sorgenti puntiformi Due sorgenti puntiformi appaiono così !

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 7 Sorgenti di Luce puntiformi ed estese  una sorgente puntiforme una sorgente estesa  1 cm 5 m 1 m 5 m

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 8 Oggetti Trasparenti ed Opachi oggetto trasparente oggetto opaco

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 9 Fascio di Luce Fisicamente esistono solo Fasci di Luce! Raggio è un modello matematico, utile in molte rappresentazioni, non è un oggetto fisico! Possiamo realizzare fasci di luce, non raggi di luce. Spesso Raggio di Luce è usato al posto di Fascio di Luce.

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 10 Sorg. puntiforme Muro Fasci BLOCCATI dal libro Ombre appaiono quando i fasci sono bloccati Fasci NON bloccati dal libro Cosa succede all’ombra se allontaniamo il libro dal muro ? non bloccati ombra Le due parti di penombra sono illuminati solo da una lampada. L’ ombra non è illuminata da alcuna sorgente. La regione luminosa riceve luce da entrambe le lampadine. Ombra Libro Muro 2 sorgenti puntiformi A B ombra Libro lumin. penombra penombralumin. bloccati

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 11 Ombra Ombra & Penombra 2 sorgenti puntiformi A B ombra Libro lumin. penombra penombra luminoso Muro La luce da A non raggiunge questa penombra La luce da B non raggiunge questa penombra ombrapenombra Possiamo estendere il concetto di ombra e penombra allo spazio anche in assenza di muri e schermi!

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 12 Ombre da Sorgenti Estese Due sorgenti producono due ombre. La regione di sovrapposizione è l’ombra. La penombra è illuminata dai fasci di una sola sorgente. Ancora ombre

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 13 Eclisse di Sole Visto dallo Spazio

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 14 Uso delle Ombre in Medicina La radiografia altro non è che la foto dell’ombra dei raggi X.

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 15 L’Ombra ci Dice che: A) la luce viaggia in linea retta; B) vi è qualcosa che blocca la luce; C) da quale direzione ci arriva la luce.

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 16 Sorgenti ed Oggetti Estesi Un “oggetto esteso" consta di tante piccole parti che possiamo considerare “punti”. Ciascun punto dell’ooggetto emette o riflette fasci in tutte le direzioni (a meno che l’oggetto non sia uno specchio) Fasci Incidenti provenienti da una lampada smerigliata MOLTI fasci riflessi proven- gono da ciascun punto di Alex. Si tratta di reflessione diffusa Molti fasci da differenti punti di una grande lampada opalina colpiscono il naso di Alex

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 17 Più Fasci raggiungono il Naso, più Luminoso sarà è il motivo per cui regioni fuori penombra e ombra sono più luminose Tali regioni ricevono luce da entrambe le sorgenti più luce ricevono, più intensa è la luce riflessa dagli oggetti Sorgente 2 Sorgente 1 Fasci riflessi della sorgente 1 Fasci riflessi della sorgente 2 L’occhio vede il naso più luminoso quando ci sono 2 sorgenti

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 18 Immagine? (dal Devoto-Oli) Immagine : figura di un oggetto luminoso fornita da uno strumento ottico; ogni suo punto è l’incontro dei raggi provenienti solo da un corrispondente punto dell’oggetto o loro prolungamenti Sistema Ottico Un’ immagine reale si forma su uno schermo quando alcuni fasci da ciascun punto di un oggetto raggiungono i corrispondenti punti sullo schermo e nessun altro fascio da altri punti dell’oggetto raggiungono tali punti

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 19 Immagine Virtuale ? Sistema Ottico Otteniamo una immagine virtuale di Alex. E’ virtuale (fittizia), non vi è luce lì, nessun fascio la raggiunge e non può essere raccolta mettendoci uno schermo. E’ solo psicologia dell’interpretazione dei fasci: noi istintivamente consideriamo i fasci che entrano nel nostro occhio viaggianti in linea retta anche se sono fasci deviati! Prolungando, con rette, i fasci che fuoriescono da un sistema ottico, sembra che fasci provenienti dallo stesso punto di Alex provengano tutti da un differente punto.

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 20 Camera Oscura (usando i raggi) Camera Oscura Lampada Immagine lampada raggi bloccati Una immagine reale si forma su uno schermo quando uno o più raggi da ciascun punto dell’oggetto raggiunge i correspondenti punti sullo schermo e nessun altro raggio da altri punti dello oggetto raggiunge questi punti Notare che l’immagine è rovesciata (sotto-sopra) ed invertiva (destra-sinistra). La camera oscura funziona bloccando fasci

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 21 Metodo Geometrico L’immagine di Alex è più piccola o più grande del reale Alex? a) Piccola b) Grande c) Uguale L’immagine di Alex è più piccola o più grande del reale Alex? a) Piccola b) Grande c) Uguale Individuare l’immagine tracciando raggi. Tracciare raggi dall’oggetto, attraverso il foro, nella camera per costruire l’immagine, non fidarsi della propria intuizione!

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 22 Dimensione del Foro Più Grande è il foro, più luminosa e meno nitida è l’immagine ! … diametro ottimale del foro (Lord Rayleigh ):

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 23 Camere Oscure a Gulu (nord Uganda)

2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre E.Sassi, L.A. Smaldone 24 Camere Oscure naturali