scienza come gioco

luce e colori

Laboratorio dell'Immaginario Scientifico - Triestetel. 040224424 - fax 040224439 - e-mail: lis@lis.trieste.it - www.immaginarioscientifico.it

ISscience centre immaginario scientifico

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• Raggi di luce 2

• Cosa c’è dietro l’angolo? 4

• Caleidoscopio 6

• Il miraggio dello spillo 8

• Lente ad acqua 10

• L’arcobaleno in una goccia 12

• Arcobaleni che passione! 14

• Sintesi additiva dei colori 16

• Sintesi sottrattiva dei colori 18

• Filtri polarizzatori 21

indice

Raggi di lucefonti: LIS e autori vari

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• Una torcia • Un proiettore di diapositive• Un puntatore laser• Talco, gesso, bastoncini diincenso• Cartoncino nero• Stoffa nera• Un righello • Una matita• Forbici

M A T E R I A L I

S V O L G I M E N T O

La luce si propaga in linea retta,con piccoli accorgimenti siosservano raggi di luce bianca ecolorata.

P R E P A R A Z I O N E

Ritagliare nel cartoncino nero duequadrati di 10 cm di lato e fare unforo su ciascuno utilizzando lapunta di una matita.

OtticaPropagazione rettilinea della luce

Si osservano dapprima dei raggi diluce bianca e rossa. Per la lucebianca si può osservare il fascio diluce proveniente da un proiettoredi diapositive, evidenziato dalpulviscolo presente nell'aria. Perla luce rossa si può usare unpuntatore laser. I raggi di luce sipossono evidenziare ulteriormentecon della polvere di gesso o talco,ma per evitare di inalare polverifastidiose può venir utilizzato ilfumo proveniente da alcunibastoncini di incenso.

Il puntatore laser va acquistato inun negozio di materiali elettrici odi articoli per ufficio.

R E P E R I B I L I T À

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Mettere la torcia dietro al foro diun solo cartoncino: si vedrà che laluce passa attraverso il foroSistemare dietro al primocartoncino anche il secondo: laluce si vedrà solo se i fori sonoallineati, mentre sparisce se unodei cartoncini viene spostatofacendo mancare l'allineamentodei fori.

Si possono sistemare i cartoncinisu delle fessure praticate su unbastone, costruendo così unrudimentale banco ottico.

O S S E R V A Z I O N I

I fori nei cartoncini vannopraticati con precisione, senzalasciare delle imperfezioni suibordi, per evitare fenomeni diinterferenza. Nel caso la torcia siatroppo estesa, può essere utileschermarla fissando con unelastico della stoffa nera e spessa,in cui si è praticato un forellino.Nel caso si voglia utilizzare ilproiettore di diapositive anche perla seconda parte dell'esperimento,può essere utile collegare alproiettore un tubo di cartonespesso (può venir utilizzato quellosu cui viene avvolta la carta dacucina) a cui legare la stoffa nellamaniera già descritta.Si può osservare comunemente lapropagazione rettilinea della luce:i raggi di sole che penetrano inuna stanza buia attraverso lefessure di una tapparella, i raggidi sole che passano tra le nuvoledopo un temporale, il fascio diluce dei fari antinebbia nellanebbia fitta, i raggi di sole chepenetrano nella penombra delsottobosco attraverso le fogliedegli alberi.

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OtticaRiflessione

Costruire con il cartoncino unparallelepipedo di lato 10 cm e dilunghezza 50-70 cm.Disegnare due linee diagonali suuna faccia del cartone vuoto o delparallelepipedo in modo cherisultino parallele tra loro einclinate di 45° rispetto allanormale (aiutarsi con losquadretto). La distanza tra le duedeve essere di circa 15-20 cm.Incidere una fessura lungociascuna delle due linee.Girare il cartone, disegnare duerighe diagonali alla stessa altezzadelle precedenti già incise etagliare anche qui le fessure.Introdurre gli specchi nellefessure in modo che quelloinferiore abbia la superficieriflettente rivolta verso l'alto equello superiore abbia lasuperficie riflettente rivolta versoil basso.Disegnare un quadrato abbastanzalargo davanti allo specchiosuperiore e ritagliarlo.Con una matita praticare unforellino sul retro del cartone,all'altezza dello specchio inferiore.Il periscopio è pronto.

Cosa c'è dietro l'angolo?

P R E P A R A Z I O N E

M A T E R I A L I

Con materiali semplici e dicomune reperibilità è possibilecostruire un periscopio.

• Un cartone del latte vuoto (deltipo a sezione quadrata) oppureun foglio di cartoncino rigido• Due specchi piani rettangolari didimensioni 10 x 5 cm• Una penna• Uno squadretto• Forbici

Gli specchi si possono acquistarepresso un vetraio, nei negozi peril fai-da-te o nelle drogherie.

fonti: LIS e autori vari

R E P E R I B I L I T À

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• Il periscopio delle navi si basasul principio della riflessione.

Gli specchi si possono utilizzareper alcune esperienze divertenti:

• Scrivere il proprio nomeguardando esclusivamente in unospecchio piano, postoverticalmente su un pianoortogonale rispetto al foglio;

• Scrivere una parola su un fogliosotto il quale è stato steso unfoglio di carta copiativa, col latocopiativo rivolto verso l'alto: perleggere la parola si dovràguardarla mediante uno specchio;

• Leggere l'ora guardandoesclusivamente l'immagine riflessain uno specchio;

• Specchiarsi in un cucchiaio:uno specchio curvo dàun'immagine deformata, come alluna park.

O S S E R V A Z I O N I

Guardando attraverso il forellinosarà possibile osservare oggettiche a occhio nudo non sonovisibili perché nascosti da unostacolo ingombrante oppureperché posti dietro... l'angolo!

S V O L G I M E N T O

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M A T E R I A L I

OtticaRiflessione

Caleidoscopiofonti: G. Maviglia,

La scienza in altalena, 1999, Trieste,

Editoriale Scienza

Riflessi su una serie di specchi,dei semplici disegni danno originead immagini simmetriche esuggestive.

I materiali sono acquistabili incartoleria o nei negozi per il fai da te. La carta adesivariflettente è acquistabile incartoleria o in negozi di materialiplastici o adesivi.

P R E P A R A Z I O N E

Praticare un foro al centro di unodei due quadrati e al centro di undisco di cartone. I due fogliquadrati di cartone di 20 x 20 cmvanno attaccati insieme con delnastro adesivo per formare la basedel caleidoscopio.Disegnare con colori diversi varisoggetti (geometrici, o altro)sull’altro disco di cartone.Incollare fra loro i due dischi, inmodo che la decorazione siarivolta all’esterno. Dividere il latolungo del cartone di formarettangolare (15 x 21 cm) in treparti uguali di 7 cm e tracciaredelle linee in modo da otteneretre strisce di base 7 cm e altezza15 cm. Incidere leggermente lelinee segnate in modo da poterpiegare il cartone e formare unprisma retto a base triangolare.Ritagliare dalla carta a specchiotre strisce di uguale altezza (15 cm) e di larghezza pari a 6,5 cm (una volta piegato ilcartone, la superficie da ricoprirecon la carta a specchio diventa dicirca 15 x 6,5 cm). Le tre striscevengono incollate sulle superficiinterne del prisma, che viene poirichiuso con del nastro adesivo.

R E P E R I B I L I T À

• Due fogli di cartone (20 x 20 cm) • Due cerchi di cartone(monostrato) di diametro pari a15 cm• Un tratto di filo di ferro lungocirca 80-90 cm• Un rettangolo di cartone(assolutamente doppio strato) di21 x 15 cm• Un rettangolo di carta adesivariflettente di 21 x 15 cm• Un tassello di legno di diametrodi 5-6 mm• Un taglierino• Pongo• Matite colorate o pennarelli• Forbici• Righello• Nastro adesivo

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Sagomare il filo di ferroopportunamente (vedi figura),infilare le due estremità nei fori(dovuti alla parte ondulata delcartone) del cartone ondulato, inmodo da sostenere gli spigoli diuna delle tre facce laterali delprisma.Infilare l’asola a profilorettangolare fra i due quadrati dicartone che costituiscono la base,facendo attenzione che il quadratoforato sia in alto. Il prisma deverimanere sollevato al centro delpiano di cartone.Inserire il tassello nel foro delquadrato di base e saldarlo con unpo’ di pongo. A questo punto sipuò appoggiare la coppia di dischisulla punta del tassello, con ilforo rivolto verso il basso.

• Il funzionamento delcaleidoscopio è dovuto alleriflessioni multiple sugli specchiinterni dei disegni dipinti suldisco di fondo; al diminuiredell’angolo aumenta il numero diriflessioni: quando l’angolo tradue specchi è 0° (corrispondentealla situazione di due specchiparalleli affacciati) il numero diriflessioni tende all’infinito. Contre specchi disposti a 60° c'è unamaggiore simmetria e si ottieneun gran numero di riflessioni.

• Si trovano in commerciocaleidoscopi di precisione con iquali si possono ottenerefotografie delle immaginicaleidoscopiche. Questiapparecchi servono per ricercaremotivi ornamentali per larealizzazione di tessuti,tappezzerie ecc.

O S S E R V A Z I O N I

È sufficiente guardare dentro ilprisma e girarecontemporaneamente il discocolorato per ammirare figuregeometriche particolari e inmovimento. Ovviamente il discodeve risultare ben illuminato perconsentire alla luce di riflettersisulla superficie interna delcaleidoscopio.

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S V O L G I M E N T O

• Un tappo di sughero• Uno spillo• Un bicchiere trasparente oppureun barattolo di marmellata vuoto• Un coltello o un taglierino• Acqua

M A T E R I A L I

OtticaRiflessione totale

Il miraggio dello spilloUn semplice esperimento consentedi osservare la riflessione totaledei raggi di luce che passano daun mezzo trasparente otticamentepiù denso ad uno meno denso. Si tratta di quanto si verificaquando si assiste a fenomenicome il miraggio e la Fata Morgana.

fonti: Ghersi e Valerio,1300 Giochi di Scienza Dilettevole,

Milano, Ulrico Hoepli

I materiali sono di facilereperibilità.

Se si guarda il tutto dall'alto sivede lo spillo immerso nell'acqua;se invece si osserva dal basso (peresempio tenendo gli occhiall'altezza del piano del tavolo sulquale è appoggiato il bicchiere),si vede un'immagine dello spillo aldi sopra del turacciolo come inuno specchio.

Tagliare dal tappo un disco dicirca mezzo cm di spessore efissare lo spillo al centro del discoin posizione verticale. Mettere ilturacciolo nel bicchiere conacqua, in modo che lo spillo siarivolto verso il basso.

P R E P A R A Z I O N E

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O S S E R V A Z I O N I

Miraggio e Fata Morgana sonofenomeni legati alla riflessionetotale. Gli strati d'aria più vicinialla strada, riscaldandosi, hannominore densità; i raggi di luce cheli attraversano vengono deviati,talvolta tanto che possonosuperare l'angolo limite e produrreil fenomeno della riflessionetotale. In questo modo oltre avedere direttamente l'oggetto, sene vede la sua immaginecapovolta, molto simile a quellache si formerebbe su unospecchio.

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parolechiave

Con il taglierino effettuare tre oquattro tagli paralleli nelladiapositiva annerita, in modo daottenere, una volta inserita ladiapositiva nel proiettore, dellefenditure verticali.

• Due vasi di vetro trasparente (per esempio vasi per lamarmellata)• Due vasetti piccoli di vetrotrasparente (per esempio vasettiper lo yoghurt)• Un bicchiere cilindrico di vetrosottile• Un rotolo di pellicolatrasparente da cucina• Due elastici di diametrosufficiente ad avvolgere il collodei vasi più grandi• Alcuni piccoli oggetti (bottoni,puntine, biglietti con scrittecolorate)• Acqua• Glicerina• Due biglie di vetro trasparentedi circa un centimetro di diametro• Un proiettore di diapositive• Una diapositiva annerita• Un taglierino• Un foglio di cartone nero opaco

P R E P A R A Z I O N E

La glicerina è acquistabile nelledrogherie, gli altri materiali sonodi facile reperibilità.

OtticaRifrazioneIndice di rifrazioneLente convergente

Lente ad acquaCon la costruzione di semplicilenti si esaminano alcunecaratteristiche della rifrazione, el'importanza dell'indice dirifrazione nei vari materiali.

fonti: LIS e autori vari

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Disporre sul fondo dei vasi piùgrandi alcuni oggetti colorati.Sarebbe opportuno disporre dialcune coppie di oggetti identici,da inserire uno per vaso.Ritagliare due quadrati di pellicolatrasparente e utilizzarli perchiudere i due vasi. Allentareleggermente la pellicola sui bordidei barattoli in modo da otteneredelle piccole conche rientranti neivasi. Fissare a questo punto lapellicola con gli elastici.Versare in una delle due cavitàricavate nella pellicola un po'd'acqua e nell'altra un po' diglicerina. Si sono ricavate cosìdue lenti convergenti (più sottili abordi che al centro).Osservare gli oggetti sul fondo deivasi attraverso lo strato di acqua oglicerina: appariranno ingranditi.

Riempire uno dei vasetti piùpiccoli d'acqua, e l'altro diglicerina. Infilare una biglia inciascun vasetto e osservare di latola biglia immersa nel liquidotrasparente: appare uguale nei duecasi?

Si possono citare i vari tipi dilenti normalmente utilizzate percorreggere la vista.Può essere utile far seguire allapresente esperienza unadiscussione sul funzionamentodell’occhio umano.

O S S E R V A Z I O N I

S V O L G I M E N T O

Accendere il proiettore e inserirela diapositiva precedentementepreparata. Disporreorizzontalmente sul tavolo ilcartone nero e regolare i piedinidel proiettore in modo daosservare chiaramente sul cartonei raggi di luce provenientidall'obiettivo. Regolare il sistemadi focalizzazione del proiettore inmodo da ottenere un fascio diraggi di luce il meno divergentepossibile.Riempire d'acqua il bicchiere divetro, asciugarlo esternamente edisporlo in posizione tale daintercettare il fascio di raggi.I raggi che attraversano ilbicchiere convergono in un punto.Ripetere la stessa esperienza conla glicerina.

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M A T E R I A L I

OtticaRiflessioneRifrazioneScomposizione dello spettro della luce bianca

L'arcobaleno in una goccia

La boccia di vetro i morsetti e isupporti sono facilmente reperibilisu cataloghi di materiali perlaboratorio, lo schermo può venircostruito incollando un foglio dicartoncino bianco su una tavolettadi compensato, gli altri materialisono di facile reperibilità.

fonti: LIS e autori variL'esperimento propone un'analogiacon la formazione dell'arcobalenodovuta alle gocce d'acqua: si evidenzia il legame tra lageometria del recipiente e laforma arcuata dello spettro ottenuto.

P R E P A R A Z I O N E

Fissare lo schermo su delle morsein modo che resti verticale.Riempire d'acqua la boccia efissarne il collo con delle morse aun'asta montata su un basamentoin modo da mantenere la bocciaverticale e stabile anche quandonon è sorretta manualmente. Sistemare il tubo di cartoneadattandone un'estremitàall'uscita del fascio di luce delproiettore e sorreggendo l'altraestremità con un sostegno, inmodo da mantenere il tuboorizzontale e ottenere un fascio diluce bianca con poche dispersioni.Può essere utile dirigere il fasciodel proiettore in direzione di unaparete della stanza, in modo dapoterlo controllare meglioosservando la proiezione delfascio sul muro.Allineare la boccia col fascio diluce regolandone la distanza dallabocca del tubo di cartone in modoche la sua ombra sul muro copraquasi completamente laproiezione del fascio luminoso.Sistemare lo schermo lateralmenterispetto al fascio di luce adalmeno un metro di distanza dalfascio del proiettore, a metàstrada tra boccia e proiettore.

R E P E R I B I L I T À

• Una boccia di vetro con corposferico e collo sottile (condiametro di circa 15 cm)• Un sostegno per la boccia divetro (base, asta, braccio conmorsetti vari)• Un proiettore di diapositive• Un tubo di cartone di un rotolodi carta da cucina• Un sostegno per il tubo dicartone • Uno schermo bianco abbastanzagrande (un quadrato di circa unmetro di lato)• Acqua

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ILLIS

O S S E R V A Z I O N I

L'arcobaleno è facilmenteosservabile quando il sole illuminagli spruzzi di una fontana o di unapompa d'acqua.È possibile realizzare un vero eproprio arcobaleno in casailluminando con una torcia piccolae potente (l'ideale è una miniMaglite, reperibile facilmente innegozi di articoli sportivi) dellemicrosfere di vetro. Le microsferesono utilizzate nelle segnalazionistradali: si possono trovare pressoditte specializzate in questosettore. In caso non fossepossibile procurarsi le microsfere,si possono sostituire con dei pezzidi nastro adesivo rifrangente o distoffa rifrangente utilizzata perdecorazioni di zaini,abbigliamento sportivo o scarpeda tennis.

Spegnere le luci della stanza,spostare lentamente la boccia indirezione perpendicolare rispetto aquella del cono di luce bianca,fino a osservare sullo schermoretrostante la comparsadell'arcobaleno. Variando con un po' di attenzionela posizione della boccia èpossibile osservare accantoall'arcobaleno principale l'arcosecondario che presenta l'ordinedei colori invertito.

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• Una torcia elettrica dalla lucepiuttosto intensa• Un proiettore di diapositive• Una diapositiva nera in cui si siaaperto un piccolo foro (diametrodi circa 3 mm)• Un compact disk• Uno specchio• Una bacinella trasparenteriempita d'acqua a metà• Alcuni fogli bianchi (formato A4)• Una piuma abbastanza grande• Reticoli di diffrazione o occhialia reticolo di diffrazione• Un prisma di vetro o plexiglass• Un pezzetto di plastilina

Arcobaleni che passione!

M A T E R I A L I

Si esaminano modi differenti perottenere la scomposizione dellospettro della luce bianca.

fonti: LIS e autori vari

OtticaRiflessioneRifrazioneScomposizione dello spettro della luce bianca

Gli occhiali a reticolo didiffrazione e il prisma sonoacquistabili presso negozi digiocattoli scientifici, oppure sonoreperibili su cataloghi di materialididattici.Gli altri materiali sono di facilereperibilità.

Sistemare lo specchio leggermenteinclinato immerso nella vaschetta(mantenendo la parte riflettenteverso l'alto) e fissarlo con un po'di plastilina.

P R E P A R A Z I O N E

S V O L G I M E N T O

Puntare la torcia in direzionedello specchio in modo che la luceche vi incide abbia attraversatol'acqua.Ponendo il foglio bianco di frontecercare di intercettarel'arcobaleno.

Puntare la torcia sul compact diskin modo che la luce giunga allasuperficie leggermente inclinata eosservare lo spettro colorato sullasuperficie stessa del compactdisk.

R E P E R I B I L I T À

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Osservare una sorgente luminosa(la torcia elettrica oppure lalampada che illumina l'ambientein cui ci si trova) attraverso ilprisma, tenendolo in modo cheuna delle facce triangolari siarivolta verso il basso.Osservare la stessa sorgenteluminosa attraverso il reticolo didiffrazione (nel caso si abbiano gliocchiali a reticolo, indossarli).Osservare una luce piuttostointensa (attenzione, non la lucesolare!) attraverso la piuma chesvolge il ruolo di un reticolo didiffrazione (come gli occhiali adiffrazione del punto precedente).

Accendere il proiettore didiapositive, inserire la diapositivaforata e regolare l'obiettivo inmodo da ottenere un fascio di lucemeno divergente possibile.Reggendolo in mano, porre ilprisma davanti al fascio, in mododa ottenere uno spettro coloratosul muro (attaccare eventualmenteun foglio bianco sul muro, perosservare meglio lo spettro).Chiedere a un allievo di sedersivicino al muro, rivolto in direzionedel proiettore e a una distanzanon inferiore a 2 m, in modo chelo spettro colorato si formi sul suoviso. Spostare il prisma in mododa far cadere sui suoi occhi unasola fascia colorata dello spettroalla volta e chiedere all'allievo checolore vede nei vari casi.

Tutti gli esperimenti presentatiriescono molto bene con la lucesolare (si raccomanda tuttavia dinon utilizzare la luce solare pergli esperimenti di osservazionediretta della sorgente luminosaattraverso i reticoli o i prismi),altrimenti è necessario utilizzaredelle sorgenti di luce biancaabbastanza potenti (non più di300 Watt).L'argomento può venirapprofondito realizzandol'esperimento presentato nellascheda "L'arcobaleno in unagoccia".

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Sintesi additiva dei colori

M A T E R I A L I

• Tre torce uguali che emettanouna luce bianca piuttosto intensa,possibilmente dotate di una lenteche contorni il fascio• Filtri colorati (rosso, verde, blu)• Cartoncini colorati (rosso, verde,blu, giallo, ciano, magenta)• Forbici• Nastro adesivo

Porre davanti a ogni torcia unfiltro colorato diverso (fissarloeventualmente con del nastroadesivo), in modo da avere treluci colorate: una rossa, una verdeed una blu. Collimare il fascio inmodo da ottenere un cerchio diluce con i margini ben definiti.Oscurare l'ambiente.

I filtri colorati sono acquistabilipresso negozi di attrezzaturefotografiche, oppure possonovenir sostituiti con fogli dicellophane colorato o fogli diacetato colorati (i filtrigarantiranno una luce più pura).

Il colore di un oggetto illuminatodipende sia dalla composizionedella luce che lo illumina, siadalle frequenze che l'oggettodiffonde, trasmette o assorbe. È possibile ottenere un qualsiasicolore servendosi di tre soli coloriadeguatamente variati in intensità(per convenzione si usano rosso,verde e blu, perché sono assorbitidai fotorecettori).Il fenomeno viene esaminatogiocando con delle luci colorate econ le ombre che questeproducono su uno schermo.

fonti: LIS e autori vari

LuceColoreSintesi additiva dei coloriColori fondamentali

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ILLIS

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O S S E R V A Z I O N I

Si può discutere l'utilizzo di lucicolorate a teatro, al cinema, nellafotografia. Analogamente sipossono citare alcuni oggetti diuso comune il cui funzionamentoè legato ai fenomeni osservati(televisori, monitor). In tal caso èinteressante osservare con unalente d'ingrandimento lo schermodi un televisore acceso, in mododa poter individuare i tre puntinicolorati (rosso, verde e blu) checompongono le immagini(tricromia).Con gli allievi più grandi sipossono citare i sistemi dicomposizione dei colori dellatavolozza di un qualunqueprogramma di grafica al computer,e l'utilizzo dei tre colori primarisottrattivi (ciano, giallo,magenta) negli inchiostri per lestampanti a colori.Si può far notare inoltre che noisiamo in grado di vedere unacerta gamma di colori, non tuttisono però riproducibili su unoschermo o su un monitor, oppureancora sono riproducibili astampa.La tecnica pittorica divisionistasfrutta la sintesi additiva deicolori: la percezione del colorederiva di tanti piccoli tratti dicolori diversi che sommati dannola sensazione del colore voluto.

Affidare le tre torce ad altrettantiallievi, farle accendere e chiedereloro di rivolgerle verso la stessaparete bianca.

Osservare prima l'ombra coloratagettata sulla parete da ciascunatorcia singolarmente, esovrapporre poi i fasci in modo dailluminare la parete di lucebianca.

Frapporre tra le torce e la pareteun oggetto (o semplicemente unamano) in modo da osservare icolori delle ombre sulla parete.Spegnere di volta in volta una odue torce in modo da esaminare ilnumero e i colori delle ombreprodotte.

Illuminare la parete con due soleluci colorate alla volta: dai trecolori fondamentali per la sintesiadditiva (rosso, verde e blu) sipossono ottenere i tre colorifondamentali per la sintesisottrattiva (ciano, giallo emagenta).

Illuminare i cartoncini coloraticon una, due o tre luci colorate,in tutte le combinazioni possibili:a seconda della luce incidente,cambierà il colore dei cartoncini.

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• Un foglio di acetato trasparentedi formato A4• Tre fogli adesivi trasparenti(retini da disegno tecnico)colorati (ciano, giallo e magenta)di formato A4• Una lavagna luminosa

LuceColoreSintesi sottrattiva dei coloriColori fondamentali

Sintesi sottrattiva dei colori

fonti: LIS e autori variIl colore di un oggetto illuminatodipende sia dalla composizionedella luce che lo illumina, sia dallefrequenze che l'oggetto riflette,trasmette o assorbe. È possibile ottenere un qualsiasicolore servendosi di tre soli colori (colori fondamentali)adeguatamente variati in intensità(per convenzione si usano rosso,verde e blu, perché sono assorbitidai fotorecettori).Il fenomeno viene esaminatofiltrando la luce bianca attraversodei fogli colorati trasparenti.

M A T E R I A L I

I fogli adesivi trasparenti sonoacquistabili in cartoleria, oppurepossono venir sostituiti con foglidi cellophane colorato o fogli diacetato colorati per lavagnaluminosa.

P R E P A R A Z I O N E

Ritagliare i tre fogli colorati astriscioline (18 x 3cm), e incollarle sul foglio trasparenteutilizzando il seguente criterio:

• incollare su uno dei lati cortidel foglio trasparente una strisciamagenta;

• incollare la striscia cianoperpendicolarmente alla strisciamagenta in modo da ottenere unquadrato blu (3 x 3 cm) a un'estremità della strisciamagenta (per esempio stendendoverticalmente sul tavolo il fogliodi acetato trasparente, la strisciamagenta sarà in alto e la strisciaciano coprirà il lato lungo sullasinistra). Sarà facile controllare icolori delle singole casellelavorando su un tavolo bianco oappoggiando il foglio di acetatosu un foglio bianco;

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luce e colori

• aggiungere sotto la strisciamagenta una striscia ciano inmodo che sotto il quadrato blu cisia un quadrato ciano più intenso(dovuto alla sovrapposizione didue strisce ciano). Proseguireaggiungendo, sotto la strisciaciano, una striscia gialla (sullasinistra il quadrato sarà verde),lasciare quindi una striscia larga 3 cm libera e stendere un'ultimastriscia orizzontale ancora gialla;

• stendere le strisce verticalifacendo attenzione che l'estremitàsuperiore copra completamente lastriscia orizzontale magenta inalto: accanto alla striscia ciano sucui si sono formati i vari quadraticolorati, stendere una strisciamagenta, proseguire con unastriscia gialla, una ciano, unamagenta. L'ultima striscia verràlasciata libera, in modo da vederequali colori son stati utilizzati perle strisce orizzontali;

• stendere sulle prime due strisceverticali sulla sinistra, altre duestrisce dello stesso colore (laprima a sinistra ciano, la secondamagenta).Sull'ultima striscia orizzontale inbasso (gialla) aggiungere unaseconda striscia gialla.Si è ottenuto così una scacchierarettangolare (15 x 18 cm)composta da tante casellecolorate.

S V O L G I M E N T O

Accendere la lavagna luminosa,appoggiare sul ripiano lascacchiera colorata, proiettare emettere a fuoco l'immagine su unaparete bianca o su di unoschermo.Sullo schermo giunge la lucebianca proveniente dalla lavagnaluminosa, cui sono stati tolte divolta in volta alcune bande difrequenze diverse: nel nostro casoda uno a tre colori primarisottrattivi.Dove ci sono le sovrapposizioni didue o più caselle dello stessocolore la casella assume unacolorazione (ciano, giallo omagenta) più intensa e definita.Si noti che l'ultima strisciaverticale a destra, e la quartastriscia orizzontale a partiredall'alto consentono di ricostruirequali sono i colori che ricopronoogni casella della scacchiera.

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Si noti che i fogli adesivi coloratinon costituiscono dei filtri ideali:può capitare infatti che dallasovrapposizione di magenta eciano non si ottenga il blu che cisi dovrebbe attendere ma uncolore simile al viola, in questocaso si possono ottenere dei filtrimigliori sovrapponendo due o piùstrati dello stesso colore (siottiene un risultato più definitocon filtri fotografici).Un esempio di sintesi sottrattivadei colori deriva dalle tecniche dipittura ad olio o ad acquerello. Ilcolore si ottiene dallasovrapposizione di più strati semitrasparenti di colore. La lucebianca che li attraversa, arrivasulla tela bianca sottostante eriattraversa gli strati, viene quindiprivata di varie frequenze,assumendo alla fine il tonodesiderato.

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Sovrapponendo tutti i coloriprimari sottrattivi non resta alcuncolore, si ha quindi la percezionedel nero. Per questo motivo nelletavolozze di colori è semprepresente il bianco, poiché non èottenibile miscelando gli altricolori.Per verificarlo si possonodipingere con dei pennarellicolorati delle strisce di cartaassorbente, le strisce vannosuccessivamente immerseverticalmente in acqua, in modoche il livello dell'acqua restileggermente al di sotto dellamacchia. L'acqua risalendo lungola strisciolina trascina anche idiversi inchiostri colorati checompongono i colori, facendolisalire ad altezze diverse.Con gli allievi più grandi sipossono citare i sistemi dicomposizione dei colori dellatavolozza di un qualunqueprogramma di grafica al computer,e l'utilizzo dei tre colori primarisottrattivi (ciano, giallo emagenta) negli inchiostri per lestampanti a colori.

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Filtri polarizzatori

LuceLuce polarizzataColoreRiflessioneOnde elettromagnetiche

fonti: LIS e autori vari

• Incollare dei pezzi di nastroadesivo sul foglio di acetato, inmodo da ottenere degli strati dinastro di spessore variabile. Se possibile cercare di tracciareun'immagine riconoscibile (unacasa, un albero, un paesaggio).

• Costruire con il cartone o con ilcompensato delle cornici su cuimontare i tre filtri polarizzatori.

P R E P A R A Z I O N E

I filtri polarizzatori sonoacquistabili tramite cataloghi dimateriali didattici, o di ottica, sipossono utilizzare anchesemplicemente alcune paia diocchiali polaroid.

• Tre filtri polarizzatori tagliati infogli di formato A3• Una lavagna luminosa• Un foglio di acetato trasparenteper lavagna luminosa• Nastro adesivo trasparente• Uno schermo a cristalli liquidi(un display di orologio digitale odi una calcolatrice)• Cartone spesso o fogli dicompensato• Una lastra rettangolare di plexiglass (40x60 cm) spessacirca 5 mm

M A T E R I A L I

S V O L G I M E N T O

Mediante l'uso di filtripolarizzatori viene indagata unaproprietà meno nota della luce.

Chiedere a due allievi di disporsi aqualche metro di distanza uno difronte all'altro, reggendo ciascunodavanti al viso un filtropolarizzatore. I volti devonorisultare entrambi ben illuminati,si raccomanda quindi dipredisporre adeguatamentel’illuminazione del locale e di nonfar avvicinare troppo i volti aifiltri.

R E P E R I B I L I T À

ILLISscienza come gioco

schede

luce e colori

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Sempre reggendo davanti al voltoi filtri, farne ruotare uno finché ilvolto dell'altro allievo nonscompaia alla vista del primo.La direzione di polarizzazionedella luce che esce dal primo filtroè ruotata, infatti, di 90° rispettoalla direzione di polarizzazione delsecondo filtro.A questo punto inserire il terzofiltro tra i due filtri e ruotarlolentamente: a secondadell’inclinazione del terzo filtro ilvolto del secondo allievo sparirà oricomparirà alla vistadell’osservatore.

Porre su un tavolo (possibilmentebianco, o coperto da un foglio dicarta bianca) un oggetto. Chiederea un allievo di porsi dietro altavolo con la lastra di plexiglassin mano, inclinata di circa 45°rispetto alla direzione del tavolo.Verificare che l'oggetto che giacesul tavolo si rifletta chiaramentesulla lastra.Osservare attraverso un filtropolarizzatore, da qualche metro didistanza, la lastra. La linea divisione deve essere parallela alpiano del tavolo. Ruotandolentamente il filtro si vede sparirel'immagine riflessa dell'oggetto sultavolo, lasciando trasparirechiaramente il corpo dellostudente che regge la lastra diplexiglass (un maglione dai coloribrillanti rende ancora più evidenteil fenomeno). La luce riflessa èpolarizzata.

Osservare uno schermo a cristalliliquidi attraverso un filtropolarizzatore: ruotando il filtro, lo

schermo non sarà più visibile,evidenziando pertanto che la luceproveniente dallo schermo èpolarizzata.

Inserire il foglio di acetato,precedentemente preparato, tradue filtri polarizzatori e disporre iltutto sul piano di una lavagnaluminosa.Accesa la lavagna, sullo schermo(o su una parete bianca) siosserva un immagine colorata.Ruotando uno dei filtripolarizzatori si vedono variare icolori dell'immagine. I diversispessori fanno ruotare la direzionedi polarizzazione della luce adangoli diversi a seconda del lorocolore.

Si possono elencare alcuni oggettidi uso comune in cui venganoutilizzati dei filtri polarizzatori.Nel caso degli occhiali polaroid,per esempio, è opportunoricordare che viene sfruttatoproprio il fenomeno osservato nelsecondo esperimento: filtrano cioèparte della luce riflessa. Questotipo di occhiali da sole risulta,pertanto, molto adatto a unagiornata sulla neve o nel corso diuna gita in barca.

O S S E R V A Z I O N I