OTTICA: la luce

Cos’è la luce?Due ipotesi:

Un flusso di particelle, come una serie di piccolissimi proiettili

Un’onda, come quelle del mare, o come il suono

OTTICA: la luce come onda

Esperimenti compiuti nei primi anni dell’800 dimostrano che la luce è UN’ONDA che viaggia a velocità molto elevata

OTTICA: la velocità della luce

Nello spazio vuoto la luce viaggi alla velocità fissa di 300.000 chilometri al secondo.

Questa velocità è indicata con c.

skmc /000.300

OTTICA: la velocità della luce

Secondo Einstein nulla può viaggiare a una velocità superiore a c.

Questo è stato confermato da molti esperimenti, svolti anche di recente.

OTTICA: la velocità della luce

Nella materia la luce viaggia PIU’ LENTAMENTE che nel vuoto.

Ad esempio, nell’acqua la luce viaggia alla velocità di 225.000 km/s

OTTICA: indice di rifrazione

Il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto (c) e quella in un mezzo (v) si chiama INDICE DI RIFRAZIONE di quel mezzo (n)

v

cn

OTTICA: indice di rifrazione

L’indice di rifrazione di un diamante è 2,42: questo significa che la luce in un diamante viaggia alla velocità di 124.000km/s

OTTICA: più veloci della luce

Questo significa che è possibile superare in velocità un raggio di luce: non però nel vuoto, ma in un mezzo materiale

OTTICA: effetto Cherenkov

Quando un elettrone è scagliato attraverso l’acqua ad una velocità superiore a quella della luce emette una luce azzurra detta “radiazione Cherenkov

OTTICA: ottica geometrica

L’ottica geometrica studia i fenomeni ottici più elementari.

Nell’ottica geometrica è indifferente pensare alla luce come a un’onda o come a una particella

OTTICA: raggio di luce

Un RAGGIO DI LUCE è un sottilissimo fascio di luce, assimilabile a una retta.Si può ottenere facendo un piccolo foro in uno schermo, o meglio con un raggio laser

OTTICA: sorgenti di luce

Una sorgente di luce è un qualsiasi corpo che emette luce

il sole il fuoco una lampadina ….

OTTICA: corpi trasparenti

Sono corpi che possono essere attraversati dai raggi di luce

acqua aria vetro ……

OTTICA: corpi opachi

Sono corpi che impediscono il passaggio dei raggi di luce.

Si dividono in:

assorbenti riflettenti

OTTICA: corpi assorbenti

Assorbono la luce e la convertono in calore

carbone nerofumo …

OTTICA: corpi riflettenti

Respingono i raggi di luce

metalli foglio bianco …

OTTICA: comportamenti misti

In realtà tutti i corpi opachi sono in parte assorbenti e in parte riflettenti

L’acqua è trasparente, ma ci si può specchiare sulla sua superficie, come se fosse riflettente

OTTICA: leggi dell’ottica

L’ottica geometrica è basata su tre leggi fondamentali

propagazione rettilinea riflessione rifrazione

OTTICA: leggi dell’ottica

Queste leggi possono essere ricavate sperimentalmente, anche se in realtà possono pure essere dedotte dalla natura di onda della luce.

OTTICA: propagazione rettilinea

IN ASSENZA DI OSTACOLI UN RAGGIO DI LUCE SI PROPAGA IN LINEA RETTA

OTTICA: ombra

Questa legge spiga la formazione dell’ombra dietro gli oggetti opachi

OTTICA: ombra

Nessuna retta può essere tracciata dal puntino luminoso S (la sorgente) alla zona AB senza passare per lo schermo opaco CD; AB di conseguenza resta buia

S

D

C

B

A

OTTICA: ombra

Questa è la costruzione geometrica rigorosa della zona d’ombra creata da una sorgente puntiforme S

S

D

C

B

A

OTTICA: ombra e penombra

Quando la sorgente non è puntiforme, ma estesa, come TS, attorno alla zona d’ombra AB si formano due zone di PENOMBRA, AE e BF

S

D

C

B

A

T

F

E

OTTICA: ombra e penombra

La zona d’ombra si spiega come nel caso precedente; nessun raggio può giungere dalla sorgente ST alla zona AB senza passare dal corpo opaco CD, per cui questa zona è del tutto buia

S

D

C

B

A

T

OTTICA: ombra e penombra

Nella zona di penombra AE alcuni raggi riescono ad arrivare, altri vengono fermati, producendo così un’illuminazione solo parziale

S CA

T

E

OTTICA: eclissi

Ombra e penombra spiegano il fenomeno delle eclissi

OTTICA: eclissi

L’eclissi totale di sole (molto rara) si verifica nella zona d’ombra prodotta dalla luna.

L’eclissi parziale si verifica nella zona di penombra

OTTICA: camera oscura

La legge della propagazione rettilinea spiega anche la camera oscura

I raggi provenienti da una sorgente A passano attraverso un sottilissimo foro e producono sul fondo della camera un’immagine rovesciata, B

OTTICA: camera oscura

La camera oscura è stata usata in pittura per riprodurre i soggetti in modo realistico; infatti, se sul fondo c’è un foglio di carta traslucida, è possibile ricalcare da dietro l’immagine

OTTICA: camera oscura

Le prime macchine fotografiche sono delle camere oscure con una pellicola sul fondo.

La piccolezza del foro fa però passare poca luce, rendendo necessari lunghi tempi di esposizione

OTTICA: macchina forografica

Nelle attuali macchine fotografiche il foro è più grande e l’immagine viene messa a fuoco da una lente

OTTICA: occhio

Anche l’occhio funziona con lo stesso principio

OTTICA: camera oscura

Chiaramente, più lontana è la sorgente, più piccola è l’immagine prodotta; questo spiega perché le cose lontane sembrano più piccole di quelle vicine