LA LUCE

Perché vediamo gli oggetti

Che cos’è la luce

La propagazione della luce

La riflessione

La rifrazione

Perché vediamo gli oggetti?

Perché vediamo gli oggetti?

Noi vediamo gli oggetti perché da essi partono radiazioni luminose che giungono ai nostri occhi

Una SORGENTE LUMINOSA emette luce propria.

Gli OGGETTI ILLUMINATI riflettono e diffondono in tutte le direzioni la luce che li colpisce.

Qual è la natura della luce?

LA LUCE E’ UN FLUSSO DI PARTICELLE MICROSCOPICHE

emesse a ritmo continuo dalle sorgenti luminose

LA LUCE E’ UN’ONDA, cioè energia che si propaga

TEORIA CORPUSCOLARE (Isaac Newton)

TEORIA ONDULATORIA (Christian Huygens)

TEORIA QUANTISTICA (Albert Einstein)

LA LUCE È COSTITUITA DA PARTICELLE DI ENERGIA (FOTONI O QUANTI) CHE SI COMPORTANO CONTEMPORANEAMENTE COME UN’ONDA (ENERGIA) E COME UN CORPUSCOLO (MATERIA).

La velocità della luce

V = 300 000 km/s La 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

La propagazione della luce: le ombre

ombra

cono d’ombra

Sorgente puntiforme

La luce si propaga in linea retta

oggetto opaco

Sorgente estesa

penombra C

ombra

La propagazione della luce: le ombre

SOLE LUNA

TERRA

eclisse parziale

eclisse totale

La luce si propaga in linea retta

Sorgente estesa

penombra C

ombra

Le proprietà della luce

Cosa succede quando la luce colpisce un oggetto?

… può essere riflessa …

… trasmessa …

… assorbita e poi riemessa …

Le leggi della riflessione

1a legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale (= perpendicolare) alla superficie riflettente giacciono nello stesso piano 2a legge: l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione

i=r1

i=r1 i r1

Superficie riflettente liscia (specchio)

raggio riflesso

raggio incidente

Superficie ruvida

DIFFUSIONE

Riflessione su uno specchio piano

oggetto

Riflessione su uno specchio piano

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio piano

oggetto

P

C

L’immagine è VIRTUALE, ha le stesse dimensioni dell’originale, è DRITTA, ma NON E’ SOVRAPPONIBILE ALL’ORIGINALE perché è SIMMETRICA AD ESSA.

Riflessione su uno specchio piano

oggetto

P

C C’

P’

immagine

Riflessione su uno specchio concavo

oggetto

Riflessione su uno specchio concavo

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio concavo

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio concavo

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio concavo

L’immagine è REALE, rimpicciolita e CAPOVOLTA

oggetto

P

C

P’

immagine

C’

Riflessione su uno specchio convesso

oggetto

Riflessione su uno specchio convesso

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio convesso

oggetto

P

C

Riflessione su uno specchio convesso

L’immagine è VIRTUALE, rimpicciolita e DRITTA

oggetto

C’

P’

P

immagine C

Le leggi della rifrazione Il fascio di luce cambia direzione nel punto in cui incontra la superficie di separazione tra i due corpi.

i

r2

raggio incidente

raggio rifratto

Aria

Se la luce passa da un corpo più denso (acqua) a uno meno denso (aria), il raggio rifratto si allontana dalla perpendicolare e l’angolo di rifrazione è maggiore dell’angolo di incidenza.

Acqua

i

r2

raggio incidente

raggio rifratto

Acqua

Se la luce passa da un corpo meno denso (aria) a uno più denso (acqua), il raggio rifratto si avvicina alla perpendicolare e l’angolo di rifrazione è minore di quello di incidenza.

Aria

La deviazione del raggio luminoso è dovuta alla diversa velocità di propagazione della luce nei corpi che attraversa Consideriamo la luce riflessa da un pesce nel mare: passando dall'acqua all'aria, aumenta velocità di propagazione della luce e la traiettoria dei raggi luminosi è deviata nel passaggio acqua – aria (si avvicina alla superficie di separazione tra i due mezzi). La luce sembra provenire da un punto virtuale situato al di sopra della reale posizione del pesce che, di conseguenza, appare più vicino alla superficie.

La luce cambia la sua direzione anche quando, attraversando un solo corpo, incontra strati di densità diversa.

Così si spiega il fenomeno del MIRAGGIO, un’illusione ottica che fa vedere specchi d’acqua dove non esistono.

Esempi di rifrazione

aria sempre più calda e quindi sempre meno densa

sabbia bollente

Il miraggio

Nel deserto c’è una grande differenza di densità fra l’aria a contatto con il suolo (più calda e meno densa) e gli strati più alti (più freddi e più densi). Una palma, ad esempio, può dar luogo a due immagini: l’osservatore vedrà, oltre alla palma, anche la sua immagine capovolta, sbiadita e tremolante come se fosse riflessa in uno specchio d’acqua.

Lenti convergenti e divergenti

Immagine capovolta e rimpicciolita Immagine capovolta e ingrandita

Lenti convergenti

Lenti divergenti

Immagine diritta e rimpicciolita

Applicazioni delle lenti

macchine

fotografiche

binocoli e

cannocchiali

microscopi e

lenti di

ingrandimento

occhiali da

vista

Lo spettro elettromagnetico è l’insieme delle onde elettromagnetiche. Classificando le radiazioni in base a frequenze decrescenti o a lunghezze d'onda crescenti, troviamo dai raggi gamma alle onde radio. L'ordine di grandezza della lunghezza d'onda varia dal miliardesimo di micrometro al chilometro.

LO SPETTRO ELETTROMAGNETICO

LA LUCE VISIBILE

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

Dispersione della luce

La luce bianca è data dalla mescolanza di tutti i colori

prisma schermo

Un prisma disperde la luce solare (bianca) nelle sue componenti colorate

Perché gli oggetti appaiono colorati?

sorgente di luce

luce diffusa

Gli oggetti colorati contengono dei PIGMENTI che DIFFONDONO solo la luce di un particolare colore, assorbendo il resto