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SORGENTE DI LUCE
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LEGGI
COLORI
LEGGE
SORGENTI LUMINOSE La principale sorgente di luce è il sole, ma vi sono corpi che producono ed emettono luce grazie a vari fenomeni: reazioni chimiche: combustione, incandescenza di un metallo … Riscaldamento: lampadina a incandescenza; reazioni nucleari: come nel sole e nelle altre stelle; Non tutte le sorgenti di luce sono calde, infatti nelle insegne al neon il gas emette luce grazie a : scariche elettriche.
Non tutti i corpi, però, emettono luce, come mai riusciamo a vederli? E’ possibile quando sono illuminati: cioè i raggi luminosi, li raggiungono, rimbalzano e arrivano al nostro occhio. Quando vengono colpiti dalla luce i corpi non si comportano tutti allo stesso modo ma si distinguono in: Opachi : se non si lasciano attraversare dai raggi luminosi come il legno, Trasparenti: quando si lasciano attraversare dalla luce come il vetro, Traslucidi : se lasciano passare solo in parte la luce come il vetro smerigliato, la pergamena. La trasparenza e l’opacità dipendono dal materiale ma anche dallo spessore.
Natura della luce Gli studiosi dell’antica Grecia ritenevano che la luce fosse una sostanza indefinita che, uscendo dagli occhi degli osservatori, arrivava sugli oggetti e li rendeva visibili. Nel ‘600 si contrapponevano due teorie: la corpuscolare, di Newton, secondo la quale la luce è un insieme di corpuscoli che viaggiano a velocità elevata in tutte le direzioni e le cui dimensioni determinano i colori, e la teoria ondulatoria, di Huygens, per cui la luce si propaga con onde, simili a quelle sonore, dalla sorgente a tutto lo spazio circostante. Entrambe le teorie non spiegavano, però, tutti i fenomeni luminosi, soprattutto, come mai la luce si propaghi anche nel vuoto. Nel 1905 Einstein dimostrò che la luce è costituita da piccolissimi pacchetti di energia chiamati fotoni o quanti, che manifestano la loro natura corpuscolare nel caso di riflessione e rifrazione mentre in altri fenomeni manifestano la natura ondulatoria.
Propagazione in linea retta
La luce si vede solo se i fori dei cartoncini sono allineati A causa della propagazione rettilinea si produce il fenomeno dell’ombra cioè un’area scura dietro un corpo opaco illuminato. Quando la sorgente è vicina al corpo l’ombra è grande quando invece si trova lontano l’ombra è più piccola. Le dimensioni dipendono dalla superficie su cui l’ombra si proietta, dalla direzione dalla quale viene la luce, dalla distanza della sorgente, dalla sua intensità, dal numero di sorgenti.
Il banco ottico di Lorenzo
I colori caratteristici di alcuni elementi chimici I chimici hanno scoperto che negli elementi, avvicinati ad una fiamma, gli elettroni del guscio esterno reagiscono producendo un determinato tipo di radiazione luminosa. Ogni elemento, quindi, ha un suo colore caratteristico.
La riflessione
Un raggio luminoso che incontra una superficie levigata e lucida, come quella di uno specchio, viene rimandato indietro o meglio viene riflesso
Leggi della riflessione Raggio incidente
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Raggio riflesso
- Il raggio incidente, il raggio riflesso e la perpendicolare alla superficie riflettente giacciono sullo stesso piano L’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione Con Geogebra
-
i ° =r °
Diffusione
Se un fascio luminoso colpisce una superficie irregolare, ruvida si ha il fenomeno della diffusione. Gli angoli di incidenza non sono tutti uguali a causa delle irregolarità e la luce viene deviata in tutte le direzioni. Sono, comunque, valide le leggi della riflessione. E’ proprio il fenomeno della diffusione che ci permette di vedere gli oggetti illuminati.
Quando un raggio di luce passa da un corpo trasparente a un altro, anch’esso trasparente, ma di diversa densità subisce una deviazione. Il raggio luminoso che arriva sulla superficie si chiama raggio incidente, quello che prosegue nel secondo mezzo è il raggio rifratto. Se osserviamo un bastoncino immerso in un bicchiere d’acqua appare spezzato proprio per il fenomeno della rifrazione. Grazie alla rifrazione riusciamo a vedere una moneta sul fondo di una bacinella vuota se la riempiamo con acqua.
MIRAGGIO Quando percorriamo una strada rettilinea, in una giornata molto calda, ci sembra di vedere l’asfalto bagnato: è il miraggio. Questo fenomeno è dovuto al fatto che la luce attraversa strati d’aria di diversa densità. L’aria più vicina all’asfalto è più calda, meno densa rispetto agli strati superiori per cui i raggi luminosi vengono deviati. Il cervello, però, nella ricostruzione dell’immagine interpreta i raggi come provenienti in linea retta dal basso come se fossero riflessi da uno specchio d’acqua.
Rifrazion e
Legge
della
rifrazione
Se un raggio luminoso passa da un mezzo meno “denso” (aria) a uno più “denso” (acqua, vetro) il raggio rifratto si avvicina alla perpendicolare; se passa da un mezzo più “denso” ad uno meno “denso” se ne allontana.
Prova tu: Simulazione1
Rifrazione
Dispersione La dispersione è il fenomeno per cui la luce bianca si scompone in 7 colori. Il primo a studiare questo fenomeno è stato Newton che, utilizzando un prisma, scompose inizialmente la luce bianca in un fascio di 7 colori e poi ricompose lo spettro ottenendo di nuovo la luce bianca. Infatti la luce bianca, a causa di una doppia rifrazione (una all’entrata e una all’uscita) si scomponeva in 7 colori, disposti in un determinato ordine. Il fascio prende il nome di spettro luminoso della luce. Una prova della dispersione è l’arcobaleno: i raggi luminosi entrando nelle goccioline d’acqua sospese nell’aria subiscono una doppia rifrazione: prima nel passaggio dall’aria all’acqua e poi dall’acqua all’aria.
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I colori Quando un oggetto opaco viene illuminato si possono verificare i seguenti casi: Assorbe tutto il fascio di luce, cioè tutti i colori per cui ai nostri occhi non arriva alcun colore ed il corpo ci appare nero Riflette tutto il fascio di luce per cui ai nostri occhi arriva tutto lo spettro e ci apparirà bianco Riflette solo qualche onda luminosa che arriva ai nostri occhi e fa apparire il corpo di quel colore. Una mela ci appare rossa perché, quando è colpita dalla luce solare (che è bianca), assorbe tutti i colori tranne il rosso che viene diffuso. La foglia ci appare verde perché diffonde il verde. I corpi ci sembrano colorati solo se l’illuminazione è intensa, in una stanza con luce scarsa non riusciamo a distinguere i singoli colori. La luce assorbita, inoltre, si trasforma, in parte, in calore per questo nei mesi estivi si preferisce indossare abiti chiari piuttosto che scuri.
L’occhio e la visione
Il raggio luminoso entra attraverso la cornea e l’umor acqueo, subisce una prima rifrazione che fa convergere i raggi verso la pupilla. In seguito arriva sul cristallino fa convergere i raggi sulla retina dove si forma un’immagine rimpicciolita e capovolta. I coni e i bastoncelli ricevono gli stimoli luminosi e li trasmettono, mediante il nervo ottico, al cervello sotto forma di impulsi nervosi. La corteccia cerebrale rielabora le informazioni, riconosce la forma e il colore degli oggetti raddrizzandone l’immagine. Ogni immagine che vediamo, prima di scomparire, rimane impressa sulla retina per un decimo di secondo, di conseguenza se facciamo scorre rapidamente una serie di immagini davanti ai nostri occhi nel nostro cervello ognuna si sovrappone alla precedente dandoci l’idea del movimento. Il fenomeno della persistenza delle immagini è stato sfruttato nella cinematografia.
La visione stereoscopica I nostri occhi, a causa della loro distanza, hanno campi visivi diversi ed inviano al cervello due segnali leggermente differenti. I due nervi ottici, però, si incrociano, si dividono in due rami e raggiungono entrambi gli emisferi, per cui ogni corteccia visiva, riceve le informazioni da entrambi gli occhi. Le due immagini vengono rielaborate e trasformate in una sola tridimensionale che dà , quindi, il senso della profondità , della lunghezza e dell’altezza.