Ottica

Introduzione storica

Pitagora - VI sec. A.C.

L’occhio invia raggi

visuali

Simulacri emessi dagli

oggetti

Democrito - V sec. A.C.

Euclide - IV sec. A.C.

L’Ottica

• Legge della riflessione

• Riflessione negli specchi piani e sferici

Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.

Galileo Galilei

Cannocchiale galileiano

1609

Johannes Kepler

Cannocchiale kepleriano

1610

1604 Ad Vitellionem

Paralipomeni

• Primo trattato di ottica geometrica

• Immagini generate da specchi piani

1611 Dioptrice

• Teoria delle lenti

Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.

Willebrord Snell Renè Descartes

Rifrazione della luce

Legge di Snell-Descartes

Esperimenti sulla

rifrazione della luce

1619

Luce composta da corpuscoli

1637

Nascita dell’ottica ondulatoria – XVII sec.

Francesco Maria Grimaldi

Isaac Newton

Diffrazione della luce

1655

Teoria corpuscolare

della luce

1704

Christiaan Huygens

Teoria ondulatoria

della luce

1690

Dibattito sulla natura della

luce

Dibattito sulla natura della luce – XIX sec.

Albert Einstein

e Max Planck

Fotoni1900-1905

Niels Bohr

La luce si comporta sia come un’onda

sia come una particella

1928

Teoria corpuscolare

Thomas Young

Interferenza1801

Teoria ondulatoria

Ottica Geometrica

La luce si propaga in linea retta

Ottica Geometrica

La luce si propaga in linea retta

Talete IV sec. A.C.

Ottica Geometrica: la riflessione della luce

Leggi della riflessione

• Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente nel punto di incidenza giacciono tutti sullo stesso piano;

• L’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione:

θi = θr

Ottica Geometrica: la rifrazione della luce

Ottica Geometrica: la rifrazione della luce

Definiamo INDICE DI RIFRAZIONE n di una materiale il rapporto tra la velocità della luce c e la

velocità della luce v nel materiale:

v

cn

c = 300.000 km/s

Indici di rifrazione

Ottica Geometrica: la rifrazione della luce

Leggi della rifrazione

• Il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di separazione dei due mezzi nel punto di incidenza giacciono tutti sullo stesso piano;

• Vale la legge di Snell:

n1 sinθ1= n2 sinθ2

Esempion1 sinθ1= n2

sinθ2Il faro di una barca è utilizzato per illuminare di notte una cassa affondata. Sapendo che l’angolo di rifrazione θ2 è di 31°, determinare con quale angolo deve essere orientato il faro per illuminare la cassa.

Ottica Geometrica: la rifrazione della luce

• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione minore ad un mezzo con indice di rifrazione maggiore, il raggio rifratto si avvicina alla normale (infatti se n1 < n2 allora sinθ1 > sinθ2).

• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione maggiore ad un mezzo con indice di rifrazione minore, il raggio rifratto si allontana dalla normale (infatti se n1 > n2 allora sinθ1 < sinθ2).

n1 sinθ1= n2

sinθ2

Ottica Geometrica: la riflessione totale

• All’aumentare dell’angolo di incidenza, aumenta anche l’angolo di rifrazione. Quando l’angolo di incidenza raggiunge un certo valore, chiamato ANGOLO LIMITE θL, l’angolo di rifrazione è di 90°.

• Quando l’angolo di incidenza è maggiore di θL il raggio rifratto manca e tutta la luce incidente viene riflessa all’interno del mezzo da cui proveniva.

n1 sinθ1= n2

sinθ2

(con n1 > n2 )

1

2sinn

nL

Esempion1 sinθ1= n2

sinθ2Determinare l’angolo limite per la luce che si propaga dall’acqua verso l’aria.