Slide 1

Slide 2

Slide 3

Titolo: Tra le onde. La luce. Esperimenti e teoria Autori: Laura Rossi, Margherita Spanedda Tematica: Partendo dallosservazione di alcuni fenomeni ottici, cercare risposte sulla natura della luce e su alcune sue propriet.

Slide 4

Sono particelle! No! E unonda! Com fatta la luce?

Slide 5

ParticellaOnda Oggetto materiale che si sposta da un punto allaltro portando con s informazioni ed energia Le informazioni e lenergia vengono trasportate senza che alcun oggetto materiale venga trasferito realmente Piccola concentrazione di materia capace di trasmettere energia Grande distribuzione di energia che riempie lo spazio in cui si muove

Slide 6

La luce una radiazione elettromagnetica Cio? ? ? ? ? ? ? ?

Slide 7

Non facile rispondere a questa domanda ! Mumble. Mumble Proviamo cos!

Slide 8

Hai lanciato un sasso nellacqua di un lago Intorno ad esso si allontanano onde circolari che si propagano fino alla riva

Slide 9

Oggi ti senti uno scienziato e hai voglia di osservare, definire, misurare quindi

Slide 10

Osservi attentamente le onde circolari che si propagano Intorno al sasso.

Slide 11

Potresti chiamare la distanza tra una cresta donda e laltra lunghezza donda.

Slide 12

Osserva: le creste donda, ogni secondo si infrangono sulla riva. C un certo ritmo, una certa frequenza. Ecco! Una frequenza donda

Slide 13

Ecco il modello dellonda prodotta dal sasso

Slide 14

Conosci altri tipi di onde? http://www.youtube.com/watch?v=9_TYeaOI03 0&feature=player_detailpage

Slide 15

Le onde del mare

Slide 16

Slide 17

Le onde sismiche

Slide 18

Onde sonore

Slide 19

Slide 20

Onde del mare, onde sonore, onde sismiche Sono tutte onde meccaniche Seguono le eleggi della meccanica classica (Newton) e, per esistere, hanno bisogno di un mezzo materiale in cui propagarsi:aria,acqua terra

Slide 21

Slide 22

Immagina ora un elettrone immobile.

Slide 23

Come sai, lelettrone ha una carica negativa e questa carica fa sentire la sua influenza tutto intorno alla particella. Si dice che si generato un campo elettrico

Slide 24

Supponiamo ora di far oscillare avanti e indietro l'elettrone. l campo elettrico nei punti circostanti viene perturbato a causa del cambiamento di distanza dallelettrone durante la sua oscillazione. Una variazione di campo elettrico genera un campo magnetico

Slide 25

Queste oscillazioni del campo elettrico e quindi anche del campo magnetico si propagano dall'elettrone generando le onde elettromagnetiche.

Slide 26

Un secondo elettrone, che si trovi fermo ad una certa distanza dal primo, comincer ad oscillare non appena investito dall'onda elettromagnetica prodotta dallaltro elettrone.

Slide 27

Anche il campo elettrico del secondo elettrone, allora, verr perturbato dalle sue oscillazioni e generer a sua volta un campo magnetico, consentendo cos la propagazione dell'onda stessa.

Slide 28

Osserva, il campo elettrico ed il campo magnetico oscillano in direzioni tra loro perpendicolari e a loro volta perpendicolari alla direzione di propagazione. onde trasversali. le onde elettromagnetiche sono onde trasversali.

Slide 29

Slide 30

Onde trasversali Direzione di propagazione parallela a quella di propagazione Onde longitudinali Direzione di propagazione parallela a quella di propagazione

Slide 31

Le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di supporti per propagarsi Viaggiano tutte alla stessa velocit C = 299 792 458 m/s

Slide 32

Ad esempio. Il suono di una sirena unonda che viaggia alla velocit di 300 metri al secondo. 3x 10 2 m/s Mentre da un faro che risplende nel buio di un porto vengono irradiate onde, questa volta di tipo luminoso, che viaggiano a circa 300.000 km al secondo 3x 10 8 m/s

Slide 33

Onda?

Slide 34

Non trovi unanalogia tra i cerchi nellacqua e le oscillazioni del nostro elettrone?

Slide 35

Tutte le onde hanno le seguenti caratteristiche: Ampiezza Ampiezza : l'intensit della vibrazione. Frequenza Frequenza : il numero di onde che passano per un punto in un secondo. (unit di misura Hertz) Lunghezza d'onda Lunghezza d'onda : la distanza percorsa dall'onda tra due picchi. (unit di misura metro) Le caratteristiche

Slide 36

Le lunghezze d'onda delle radiazioni elettromagnetiche variano dalle centinaia di kilometri a dimensioni dell'ordine del nucleo atomico (10 -13 m, pari a un decimilionesimo di milionesimo di metro). Le corrispondenti frequenze variano quindi da qualche kHz a un numero di Hz dell'ordine di 10 22. L'energia della radiazione varia proporzionalmente alla frequenza.

Slide 37

Slide 38

Quali sono le radiazioni elettromagnetiche?

Slide 39

Slide 40

onde radio A basse energie abbiamo le onde radio che possono variare da lunghezze d'onda delle dimensioni di una citt fino alle dimensioni di una persona, ad esempio una radio che trasmette a 100 MHz presenta una lunghezza d'onda di 33 cm, esse vengono usate per la comunicazione, possono essere emesse per mezzo di un campo elettrico oscillante su un'antenna.

Slide 41

Le microonde Le microonde invece hanno le dimensioni di una capocchia di spillo, vengono emesse con circuiti elettrici chiamati Claystron e Magnetron, il loro utilizzo legato all'aviazione civile e militare con i Radar e ai forni a microonde per cucinare cibi.

Slide 42

Gli infrarossi O ltre le microonde ci sono i raggi infrarossi, da noi percepiti sotto forma di calore, sono detti anche raggi termici. L'emissione infrarossa deriva dallo spettro di corpo nero, in pratica un corpo qualsiasi emette radiazione elettromagnetica con un picco ad una lunghezza d'onda inversamente proporzionale alla temperatura del corpo emittente, per cui un corpo relativamente freddo come quello di un essere umano (36C) emette la maggior parte della sua radiazione nell'infrarosso.

Slide 43

Per capirci meglio osserviamo l'immagine del gattino riportata a fianco, il naso freddo indicato di colore azzurro, mentre le parti arancioni come gli occhi e i lobi pi interni delle orecchie sono quelle pi calde. In astronomia gli astri pi luminosi in infrarosso sono spesso quasi invisibili in ottico perch troppo freddi per emettere luce visibile. Queste radiazioni si presentano con lunghezze d'onda delle dimensioni cellulari.

Slide 44

La Luce Questo tipo di radiazione elettromagnetica ha un'energia i grado di rompere i legami molecolari di alcune sostanze presenti nelle cellule della retina favorendo lo sviluppo di un impulso elettrico che mediante il nervo ottico viene trasferito al cervello ed interpretato come immagine; quindi questa l'unica banda in grado di essere percepita con gli unici strumenti forniti dalla natura, quindi un'immagine astronomica in un'altra banda un processo dovuto ad uno strumento e un terminale che consente di modificare una sequenza di luminosit in una certa banda in una sequenza di colori di luce in modo da poterla vedere. Questo possibile perch la luce non percepita in modo uniforme dal nostro occhio ma sotto forma di una sequenza di colori infatti le radiazioni luminose a pi bassa energia con lunghezza d'onda di 700 nm producono solo alcune reazioni nella retina e vengono percepite col colore rosso, quelle pi energetiche con lunghezza d'onda di 400 nm invece producono molte pi reazioni e vengono percepite col colore violetto.

Slide 45

L'ultravioletto L a radiazione ultravioletta invece ha un'energia pi elevata di quella visibile, questi raggi sono quasi totalmente schermati dallo scudo di ozono che dovrebbe avvolgere il nostro pianeta e che attualmente sembra presentare degli assottigliamenti. La notevole energia associata a questa radiazione causa dell'abbronzatura durante l'esposizione ai raggi solari e in alcuni casi una massiccia esposizione pu essere causa di tumori. Le lunghezze dell'onda sono paragonabili alle dimensioni molecolari, esse hanno anche energie prossime a quelle necessarie per spezzare i legami molecolare e spesso vengono assorbite da molecole.

Slide 46

I raggi X I raggi X furono scoperti da Rntgen. Immediatamente ci si accorse che, grazie all'enorme energia posseduta, avevano straordinarie capacit di penetrazione della materia. Questa propriet li rende assai pericolosi, in quanto favoriscono lo sviluppo del cancro.

Slide 47

Tuttavia essi sono anche di estrema utilit in medicina per ottenere radiografie ed in molti campi della fisica, per esempio per lo studio delle strutture cristalline. In quest'ultimo caso si sfrutta la propriet di alcuni raggi X di avere una lunghezza d'onda paragonabile alla distanza interatomica e alle dimensioni atomiche per cui i raggi X vengono diffusi in maniera differente a seconda dell'orientazione del cristallo.

Slide 48

I raggi gamma I raggi gamma sono le radiazione elettromagnetiche pi energetiche che si conoscano, la loro scoperta risale allo studio delle emissioni radioattive dei nuclei atomici, la loro capacit di penetrazione straordinaria e i meccanismi di produzione sono sempre legati a processi nucleari o di fisica delle particelle elementari. La lunghezza d'onda di queste radiazioni dell'ordine delle dimensioni nucleari, le energie in gioco possono arrivare a toccare un miliardo di elettronvolt oltre 200 milioni di volte l'energia del visibile e ci rende conto della loro straordinaria capacit di penetrazione.elettronvolt

Slide 49

Come viene generata la luce solare? Il Sole non ha una superficie nettamente definita come la Terra, poich, data la sua altissima temperatura, non altro che gas. Quella che ci appare come una superficie uno strato dell'atmosfera solare, la "fotosfera" (sfera di luce), la quale emette luce ("irradia") a causa della sua alta temperatura.