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

I.I.S.S. Madre Teresa di Calcutta

Casteltermini

FACCIAMO LUCE SULLA LUCE

Realizzato dalla classe IVB 2014/2015

Perché vediamo gli oggetti?

Perché vediamo gli oggetti?

Noi vediamo gli oggetti perché da

essi partono radiazioni luminose

che giungono al nostro occhioUna SORGENTE SORGENTE

LUMINOSALUMINOSA emette luce propria, mentre

gli OGGETTI OGGETTI ILLUMINATIILLUMINATI

diffondono in tutte le direzioni la luce da cui

vengono investiti.

Che cos’è la luce?

TEORIA CORPUSCOLARETEORIA CORPUSCOLARE

fotoni

UN FLUSSO DI UN FLUSSO DI PARTICELLE PARTICELLE

MICROSCOPICHEMICROSCOPICHE

emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose

Che cos’è la luce?

UN FLUSSO DI UN FLUSSO DI PARTICELLE PARTICELLE

MICROSCOPICHEMICROSCOPICHE

emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose

UN’ UN’ ONDAONDA

cioè energia che si

propaga

TEORIA CORPUSCOLARETEORIA CORPUSCOLARE TEORIA ONDULATORIATEORIA ONDULATORIA

fotoni

La velocità della luce

c= 300 000 km / sc= 300 000 km / sLa 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

Sole

Terra

150 milioni di km = 8 minuti-luce

Onde

ampiezza

lunghezza d’onda (λ)

La radiazione elettromagnetica trasporta un’energiaenergia che aumenta al diminuire della sua

lunghezza d’onda

Un’onda è caratterizzata da una lunghezza d’onda e da

un’ampiezza

Luce è una radiazione elettromagnetica

Onde elettromagnetiche

IR - VISIBILE - UV = 1mm – 10-9mcalore, luce, reazioni chimiche

RAGGI X – RAGGI GAMMA = 10-8 – 10-12mradiografie

MICROONDE = 10cm – 1mmradar, telefono, forni

ONDE RADIO = 1km – 10cm

trasmissioni radio-televisive

1fm 1pm 1nm 1μm 1mm 1m

RAGGI GAMMA

RAGGI X

ULTRA-VIOLETTO

INFRA-ROSSO

MICRO-ONDE

ONDERADIO

Lo spettro elettromagnetico

LUNGHEZZA D’ONDA (m)

VISIBILEVISIBILE

10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102

ENERGIA

Colori e lunghezza d’onda

Ciascun colore corrisponde ad una radiazione elettromagnetica di diversa

lunghezza d’onda

COLORE

LUNGHEZZA D’ONDA (nm)

violetto 380-430

azzurro 430-470

verde 470-520

giallo 520-590

arancione

590-610

rosso 610-750

L’occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico:

la luce VISIBILE

Isaac Newton

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.

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.

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.

1 2 3 4

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

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

La propagazione della luce: le ombre

La luce si propaga in linea retta


ombra

cono d’ombra

Sorgentepuntiforme

La luce si propaga in linea rettaoggetto opaco


ombra

cono d’ombra

Sorgentepuntiforme

La luce si propaga in linea rettaoggetto opaco

Sorgenteestesa

P

penombraC

ombra


SOLE LUNA

TERRA

eclisse parziale

eclisse totale

La luce si propaga in linea retta

Sorgentepuntiforme

ombra

cono d’ombra

oggetto opaco

Le proprietà della luce

Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?

Le proprietà della luce

Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?

… può essere riflessa …

… trasmessa …

… assorbita e poi riemessa …

Le leggi della riflessione

i

Superficie riflettente liscia (specchio)

raggio incident

e


i r1


1a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano

2a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione i=r1

i=r1raggio incident

e

raggio rifless

o


i r1


Superficie scabra


2a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione i=r1

i=r1raggio rifless

o

raggio incident

e

Riflessione su uno specchio piano

oggetto


oggetto

P

C


oggetto

P

C

L’immagine è VIRTUALE, delle stesse dimensioni dell’originale, DRITTA, ma NON E’ SOVRAPPONIBILE ALL’ORIGINALE


oggetto

P

C C’

P’

immagine

Riflessione su uno specchio concavo

oggetto


oggetto

P

C


oggetto

P

C


oggetto

P

C


L’immagine è REALE, rimpicciolita e CAPOVOLTA

oggetto

P

C

P’

immagine

C’

Riflessione su uno specchio convesso

oggetto


oggetto

P

C


oggetto

P

C


L’immagine è VIRTUALE, rimpicciolita e DRITTA

oggetto

C’

P’

P

immagine

C

Le leggi della rifrazione

ii

raggio incident

eraggio

incidente


i r1

i r1

raggio rifless

oraggio rifless

o

raggio incident

eraggio

incidente


i r1

r2

i r1

raggio incident

e

raggio rifless

oraggio

incidente

raggio rifless

oraggio rifratto


i r1

r2

i r1

r2


2a 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 rifless

o

raggio incident

e

raggio rifless

o

raggio incident

e

raggio rifratto

raggio rifratto

Lenti convergenti e divergenti

Immagine capovolta e rimpicciolitaImmagine capovolta e ingrandita

Lenti convergenti

Lenti divergenti

Immagine diritta e rimpicciolita

Applicazioni delle lenti

macchine fotografich

e

binocoli e cannocchiali

microscopi e lenti di

ingrandimento

occhiali da vista

Esempi di rifrazione

Il bastoncino spezzato



Un bastoncino immerso parzialmente in acqua

sembra 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


aria sempre più calda e quindi sempre meno

densa

sabbia bollente

Il miraggio

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.

Riflessione totale

Riflessione totale

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

alim alim

Riflessione totale



alim alim

PRISMA a riflessione

totale

Riflessione totale



FIBRA OTTICA

PRISMA a riflessione

totale

alim alim

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

Esempi di riflessione totale

PERISCOPIOPERISCOPIO



FIBRA OTTICAFIBRA OTTICA













Gli occhiali da vista

occhio miope


occhio miope

e la sua correzione


occhio miope

e la sua correzione

occhio ipermetrope


occhio miope

e la sua correzione

occhio ipermetrope

e la sua correzione

Realizzato da :Gli alunni della IV B a cura della Prof.ssa

Palumbo Magrì Serafina

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

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