OTTICA GEOMETRICA COMPLETA

Corso di fisica generale a cura di Claudio Cereda – rel. 4.2 dicembre 2006 Quarta parte: I fenomeni ondulatori - Cap. 3: Ottica geometrica pag. 1 IV.3 Ottica geometrica 3.1 Fasci e raggi 3.1.1 DI COSA SI OCCUPA L 'OTTICA GEOMETRICA Lo studio dei fenomeni connessi alla propagazione della luce è prece- dente alla nascita della scienza moderna che possiamo collocare all'inizio del XVII secolo e segue comunque un percorso parzialmente indipen- dente rispetto al processo di costituzione della fisica come scienza anche durante e dopo il XVII secolo. La ragione di questo fatto risiede in alcune particolarità dei fenomeni luminosi che hanno consentito di studiarne le leggi tramite strumenti di natura geometrica. Tali particolarità sono: o la prop agazione praticamente rettilinea (che porta all a scoperta del concetto di ombra e alla visualizzazione della propagazione tramite particolari linee rette dette raggi ), o la reversibilità dei perco rsi (che consente di ragionare in entrambi i versi scambiando tra loro cau sa ed effetto), o la elevata velocità d i propag azione ( che con sente di prescindere da ritardi nei processi di propagazione e di ragionare sulla propagazione come se si trattasse di un fenomeno istantaneo), o la difficoltà di evidenziazione dei comportamenti tipicamente ondulatori (che pure si affacciano in particolari contesti, come per esempio nella colorazione iridescente delle bolle di sapone). Con gli occhi di oggi diremo che l'ottica geometrica si occupa di tutti quei fenomeni connessi alla propagazione della luce nei quali il carattere ondulatorio del fenomeno è irrilevante e dunque è possibile arrivare alla descrizione dei fenomeni attraverso leggi più semplici che applicheremo allo studio di lenti, specchi e prismi. Si tenga però presente che in ottica geometrica esiste sempre una zona di confine in corrispondenza della quale il carattere ondulatorio del fenomeno si affaccia prepotentemente e pone delle limitazioni alla applicazione delle leggi dell'ottica geometrica. In effetti la luce utilizzata negli strumenti ottici attraversa fenditure e dia- frammi nei quali viene selezionata solo una porzione del fronte d'onda e per effetto di ciò si presenta il fenomeno della diffrazione che contrasta con l'assunto della propagazione rettilinea dei raggi di luce. Ricordiamo infine che, studiando le onde elastiche, abbiamo già incon- trato alcuni casi di fenomeno ondulatorio (onde sismiche, ultrasuoni e onde d'urto) in cui l'aspetto ondulatorio viene trascurato a favore di leggi del tutto identiche a quelle che approfondiremo ora nel contesto della luce. 3.1.2 FASCI E RAGGI Appartiene alla esperienza comune la visione del percorso seguito dalla luce quando essa attraversa un mezzo in grado di evidenziarne la pre- senza: luce delle automobili in una giornata nebbiosa, porzioni di luce Fasci e raggi Leggi della riflessione e della rifrazione Particolari fenomeni di rifrazione Il funzionamento delle lenti sottili Costruzione delle immagini nelle lenti sottili Aberrazioni delle lenti Specchi sferici e parabolici eclissi parziale di luna : un esempio di ombra e penombra dovuta alla proiezione dell’ombra della Terra da parte di una sorgen- te non puntiforme (il Sole) ombra ⇔ è tipica delle sorgenti puntiformi penombra ⇔ è tipica delle sorgenti estese cono d'ombra o m b r a penombra l'ottica geometrica studia quei fenomeni luminosi in cui si può trascurare il carattere ondulatorio della radiazione luminosa e sfruttare leggi geometriche più semplici basate sulla idea di raggio luminoso

OTTICA GEOMETRICA COMPLETA

Documents

Transcript of OTTICA GEOMETRICA COMPLETA