LA
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LA LUCE. Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero. La superficie dell’acqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini di sughero sono fermi.

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LA LUCE

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Presentation Transcript


LA

LUCE


Immaginiamo di avere una vasca piena di acqua in cui galleggiano dei pezzettini di sughero.

La superficie dellacqua sia perfettamente in quiete; i pezzettini

di sughero sono fermi.

I pezzettini di sughero, la superficie dellacqua, costituiscono un sistema meccanico in equilibrio.


Che cosa possiamo osservare ?

Facciamo cadere un sassolino

in un certo punto della vasca.

Unonda si espande dal punto di caduta del sasso.

I pezzettini di sughero cominciano ad oscillare su e gi in direzione perpendicolare alla superficie dello stagno.


Analizziamo che cosa successo

La caduta del sasso (sorgente) ha prodotto una perturbazione meccanica che nasce nel punto di caduta

La perturbazione provoca loscillazione (in direzione verticale) dei pezzetti di sughero

La perturbazione nata nel punto di caduta sentita prima dai

pezzetti di pezzetto pi vicino e poi dagli altri.

La perturbazione si propaga (nel mezzo acqua)in direzione radiale; loscillazione avviene in direzione perpendicolare alla direzione di propagazione

Si dice che una perturbazione trasversale


Il sasso (che ha una massa; propriet meccanica) cadendo altera lequilibrio meccanico del sistema

La velocit di propagazione della perturbazione e lampiezza di

oscillazione dei pezzetti di sughero dipendono dalla massa e dallaltezza da cui cade il sassolino e dalla viscosit dellacqua (caratteristiche meccaniche)

La perturbazione (meccanica) pu essere studiata attraverso lanalisi della posizione o della forza di richiamo (grandezze meccaniche) dei pezzetti di sughero rispetto al pelo dellacqua allequilibrio


In sintesi

- Esiste la sorgente meccanica della perturbazione

(la pietra che cade)

- La perturbazione si propaga in mezzo che ha certe

propriet meccaniche

(viscosit, elasticit)

  • La perturbazione viene rivelata attraverso una propriet

  • meccanica

  • (posizione del pezzetto di sughero o forza di richiamo)


Se continuiamo a far cadere sassolini con una cadenza opportuna (che dipende dalle viscosit dellacqua) possiamo mantenere in oscillazione tutti i pezzettini di sughero contemporaneamente.

Se fotografiamo la quota (rispetto al pelo dellacqua in equilibrio)

dei vari pezzetti di sughero ad un certo istante y=y(r) e la quota

di uno stesso pezzetto di sughero ad istanti successivi y=y(t), si

osserva che le posizione fotografate stanno su una curva ben

definita di tipo sinusoidale


La propagazione della perturbazione meccanica pu essere

studiata attraverso un modello matematico che si dice

modello matematico ondulatorio o onda

Questo modello comune ad altri tipi di perturbazioni anche

legate a altre propriet dei sistemi fisici

La luce pu essere trattata come una perturbazione di natura elettromagnetica, la cui propagazione pu essere studiata secondo un modello ondulatorio traversale


Perch la luce perturbazione ?

Dal punto di vista della luce lo stato di equilibrio il BUIO

Se sono in una stanza al buio, premendo il pulsante dellinterruttore altero questo stato perch la stanza si illumina

Il filamento delle lampadina diventa incandescente, la lampadina diventa una sorgente luminosa.

E lanalogo del sassogettato nello stagno


La lampadina emette luce perch la corrente che circola nel

filamento eccita lo stato energetico degli elettroni. Decadendo

(con frequenze1015Hz), perdono lenergia che gli stata fornita ed emettono la radiazione.

Dalla sorgente la perturbazione luce si irradia in tutta

la stanza, come le onde nello stagno

La radiazione dalla lampadina si propaga in tutte le direzioni

con una velocit che vale 3.108 m/sec e si indica con c.


La perturbazione luminosa che prodotta da cariche elettriche in movimento(elettrone che decade) si pu propagare anche nel vuoto

Il mezzo in cui si propaga una radiazione luminosa caratterizzato dallindicedirifrazione legato alle propriet elettromagnetiche del mezzo


lunghezza donda ()

ampiezza

Onde

Unonda caratterizzata da

una lunghezza donda e da unampiezza

La radiazione elettromagnetica trasporta unenergia che aumenta al diminuire della sua lunghezza donda


ONDE RADIO = 1km 10cm

trasmissioni radio-televisive

MICROONDE = 10cm 1mm

radar, telefono, forni

IR - VISIBILE - UV = 1mm 10-9m

calore, luce, reazioni chimiche

RAGGI X RAGGI GAMMA = 10-8 10-12m

radiografie

Onde elettromagnetiche


Lo spettro elettromagnetico

LUNGHEZZA DONDA (m)

1fm 1pm 1nm 1m 1mm 1m

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

INFRA-

ROSSO

MICRO-

ONDE

RAGGI GAMMA

ONDE

RADIO

RAGGI X

ULTRA-

VIOLETTO

ENERGIA

VISIBILE


Colori e lunghezza donda

Locchio umano sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico: la luce VISIBILE

Ciascun colore corrisponde ad una radiazione elettromagnetica di diversa lunghezza donda


Perch vediamo gli oggetti?


Perch vediamo gli oggetti?

Noi vediamo gli oggetti perch da essi partono radiazioni luminose che giungono al nostro occhio

Una SORGENTE LUMINOSA emette luce propria, mentre gli OGGETTI ILLUMINATI diffondono in tutte le direzioni la luce da cui vengono investiti.


fotoni

Che cos la luce?

UN FLUSSO DI PARTICELLE MICROSCOPICHE

emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose

TEORIA CORPUSCOLARE


fotoni

Che cos la luce?

UN ONDA

cio energia che si propaga

UN FLUSSO DI PARTICELLE MICROSCOPICHE

emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose

TEORIA CORPUSCOLARE

TEORIA ONDULATORIA


La velocit della luce

La luce pu propagarsi in un mezzo trasparente (aria, vetro, acqua) ma anche nel VUOTO.

La sua velocit nel vuoto

c= 300 000 km / s

La luce proveniente dal sole impiega circa 8 minuti per arrivare a noi.

150 milioni di km = 8 minuti-luce

Sole

Terra


La propagazione della luce: le ombre

La luce si propaga in linea retta


Sorgente

puntiforme

cono dombra

La propagazione della luce: le ombre

La luce si propaga in linea retta

oggetto opaco

ombra


Sorgente

puntiforme

cono dombra

penombra

C

Sorgente

estesa

ombra

P

La propagazione della luce: le ombre

La luce si propaga in linea retta

oggetto opaco

ombra


Sorgente

puntiforme

ombra

oggetto opaco

cono dombra

eclisse parziale

eclisse totale

SOLE

LUNA

TERRA

La propagazione della luce: le ombre

La luce si propaga in linea retta


Le propriet della luce

Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?


Le propriet della luce

Cosa avviene quando la luce colpisce un oggetto?

pu essere riflessa

trasmessa

assorbita e poi riemessa


Le leggi della riflessione

i

raggio incidente

Superficie riflettente liscia (specchio)


r1

i

Le leggi della riflessione

i=r1

raggio incidente

raggio riflesso

Superficie riflettente liscia

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

2a legge: langolo di incidenza uguale allangolo di riflessione

i=r1


oggetto

Riflessione su uno specchio piano


P

C

oggetto

Riflessione su uno specchio piano


Riflessione su uno specchio piano

P

C

oggetto

LEZIONI DI OTTICA per le scuole medie F.Menchini 1-10


Riflessione su uno specchio piano

Limmagine VIRTUALE,

delle stesse dimensioni

delloriginale,

DRITTA, ma

NON E

SOVRAPPONIBILE

ALLORIGINALE

P

P

C

C

oggetto

immagine


oggetto

Riflessione su uno specchio concavo


P

C

oggetto

Riflessione su uno specchio concavo


Riflessione su uno specchio concavo

P

C

oggetto


Riflessione su uno specchio concavo

P

C

oggetto


Riflessione su uno specchio concavo

Limmagine REALE, rimpicciolita e CAPOVOLTA

P

C

P

C

immagine

oggetto


oggetto

Riflessione su uno specchio convesso


P

C

oggetto

Riflessione su uno specchio convesso


P

C

oggetto

Riflessione su uno specchio convesso


P

P

C

immagine

C

oggetto

Riflessione su uno specchio convesso

Limmagine VIRTUALE, rimpicciolita e DRITTA


i

i

Le leggi della rifrazione

raggio incidente

raggio incidente


Le leggi della rifrazione

r1

i

raggio incidente

raggio riflesso

r1

i

raggio riflesso

raggio incidente


r1

i

r1

i

r2

Le leggi della rifrazione

raggio incidente

raggio riflesso

raggio riflesso

raggio incidente

raggio rifratto


r1

i

r2

Le leggi della rifrazione

raggio incidente

raggio riflesso

r1

i

raggio riflesso

raggio incidente

r2

raggio rifratto

raggio rifratto

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

2a legge: quando un raggio luminoso passa da un mezzo meno denso a uno pi denso si avvicina alla normale; se passa da un mezzo pi denso ad uno meno denso si allontana dalla normale


Legge Snell-Descartes

n2 sin r2 = n1 sin i

n lindice di rifrazione del mezzo in cui si propaga il raggio


Esempi di rifrazione

Il bastoncino spezzato


Esempi di rifrazione

Il bastoncino spezzato

Un bastoncino immerso parzialmente in acqua

sembra spezzato


Esempi di rifrazione

Il bastoncino spezzato

Un bastoncino immerso parzialmente in acqua

sembra spezzato

P

P

A causa della rifrazione, gli oggetti in acqua appaiono pi in alto di dove realmente si trovano


sabbia bollente

Esempi di rifrazione

Il miraggio

aria sempre pi calda e quindi sempre meno densa


Riflessione totale


Riflessione totale


Riflessione totale

Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno pi denso incidendo con un angolo superiore di un ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente

alim

alim


alim

alim

PRISMA

a riflessione totale

Riflessione totale

Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno pi denso incidendo con un angolo superiore di un ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente


alim

alim

PRISMA

a riflessione totale

  • FIBRA OTTICA

Riflessione totale

Se la luce passa da un mezzo meno denso a uno pi denso incidendo con un angolo superiore di un ANGOLO LIMITE, essa viene riflessa totalmente


PERISCOPIO

Esempi di riflessione totale


Esempi di riflessione totale

FIBRA OTTICA

PERISCOPIO


Esempi di riflessione totale

FIBRA OTTICA

PERISCOPIO


Esempi di riflessione totale

FIBRA OTTICA

PERISCOPIO


Esempi di riflessione totale

FIBRA OTTICA

PERISCOPIO


Esempi di riflessione totale

FIBRA OTTICA

PERISCOPIO


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