LA NATURA DELLA LUCE Di Claudia Monte

LA NATURA DELLA LUCE La natura della luce: la storia La natura della luce: modelli fisici Modello corpuscolare: ottica geometrica Modello ondulatorio: ottica fisica Costruzione delle immagini

La natura della luce: la storia J. Keplero: il padre dell’ottica geometrica

Huygens: prime ipotesi sul modello ondulatorio

Young e Fresnel: conferma del modello ondulatorio

Maxwell: ipotesi delle onde elettromagnetiche

Hertz: verifica sperimentale dell’esistenza della onde elettromagnetiche

Einstein: scoperta dei fotoni e ritorno della teoria corpuscolare

La natura della luce: modelli fisici Modello corpuscolare: ottica geometrica La propagazione della luce: i raggi luminosi

La formazione delle ombre: Ombra S Penombra Luce F S F A B

La riflessione

Legge della riflessione Quando un raggio di luce viene riflesso, tra tutti i cammini possibili, esso sceglie quello per cui raggio incidente, raggio riflesso e normale N alla superficie nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano e per il quale, detto I l’angolo formato dal raggio incidente con N (angolo di incidenza) ed R l'angolo formato dal raggio riflesso con N (angolo di riflessione), si ha : I=R

La rifrazione

Legge della rifrazione Quando un raggio di luce viene rifratto, tra tutti i cammini possibili, esso sceglie quello per cui raggio incidente, raggio riflesso e normale N alla superficie nel punto di incidenza giacciono sullo stesso piano e per il quale, detto I l’angolo formato dal raggio incidente con N (angolo di incidenza) ed r l'angolo formato dal raggio rifratto con N (angolo di rifrazione), si ha : n1 sen(I) = n2 sen(r) dove n = indice di rifrazione del mezzo n=c/v

La rifrazione e la riflessione

La natura della luce: modelli fisici Modello ondulatorio: ottica fisica Il modello di Huygens A B C U v

Il modello dell’”etere”

Il principio di Huygens e i fronti d’onda “Ogni punto di un fronte d’onda deve considerarsi come sorgente di piccole onde secondarie che, a loro volta, si propagano in tutte le direzioni con velocità uguale alla velocità di propagazione dell’onda originaria.”

Esempio di fronte d’onda

Dimostrazione delle leggi della riflessione e della rifrazione

Sovrapposizione di onde luminose    

Il fenomeno dell’interferenza

L’effetto della sovrapposizione delle onde è la formazione sullo schermo di righe alternate scure e luminose (frange di interferenza).

Interferenza da doppia fenditura: esperienza di Young

Il fenomeno della diffrazione Diffrazione da singola fenditura

Intensità da diffrazione Posizione dei minimi di intensità

Diffrazione da foro circolare Posizione dei minimi di intensità

Il criterio di Rayleigh “La distanza angolare minima tra due sorgenti puntiformi deve essere tale che il massimo centrale di diffrazione di una deve coincidere con il primo minimo di diffrazione dell’altra”

La diffrazione modula le frange di interferenza

Esempi di figure di interferenza modulate da diffrazione

Il fenomeno della dispersione Rosso Arancio Giallo Verde Blu Violetto N

Costruzione delle immagini Il diottro sferico C V n1 n2 S P Q caustica

Il diottro sferico in approssimazione parassiale q r I R h C V n1 n2 S P Q b a

Le lenti sottili

Punti focali, distanze focali e centro ottico

L’equazione delle lenti sottili p q’

Lente convergente (f>0) : formazione di un’immagine reale S Q S’ Q’ f > 0

Lente convergente (f>0): formazione di un’immagine virtuale S Q S’ Q’ f > 0 Fig. 6b

Lente divergente (f<0): formazione di immagini virtuali S Q S’ Q’ f< 0 O F2 F1 S Q S’ Q’ f< 0