Fascio di Particelle

(I. N

ewton –Optiks1704 )

1. Si propaga in linea retta

2. Contorni netti delle

ombre

3. Non aggira gli ostacoli

Onda

(R.H

ooke; C.Huygens

-1678)

1. Fenom

eno oscillatorio dove

non c’è propagazione di

materia ma solo di energia

2. Aggira gli ostacoli

3. Segue anche traiettorie

non rettilinee

Cos’è la luce?

Com

e si com

porta la luce?

Cosa è la luce?

Per il mom

ento non

risponderem

o a questa dom

anda,

perché sarebbe più corretto chiedere: quale modello è

più efficace per descrivere il comportam

ento della

luce in un dato esperimento?La risposta dipende dalle

condizioni dell’esperimento.

Utilizzeremo invece un modello di lavoro. Supporrem

o di essere capaci di isolare un com

ponente elem

entare

della luce, un fascio infinitesimo che chiamerem

o raggio luminoso, e

penserem

o alla luce come

decom

ponibile nei suoi raggi

Raggio di luce

dimensione

trasversale

distanzapercorsa

Raggio lum

inoso:

cono di luce la cui dimensione

trasversale

sia molto piccola rispetto alle

distanza percorsa negli esperimenti di nostro

interesse. E’ rappresentato

da

una

freccia

orientata nel verso della propagazione

Sorgenti puntiformi

Da una sorgente puntiforme

escono raggi di luce in tutte

le direzioni

Sorgenti estese

Ogni puntodi un oggetto esteso, sia esso una sorgente che emette

luce propria, sia esso un corpo che diffonde luce di riflesso, può

essere considerato una sorgente puntiform

e.

Sorgente estesa che emette

Corpo esteso che diffonde

Si produce un raggio riflesso per ogni raggio che

incide sulla superficie di separazione di due mezzi a

differente densità ottica

Aria

Metallo

αβ

αβ

=

Legge della riflessione per un

raggio singolo

L’angolo che il raggio incidente

form

a con la normale è uguale

all’angolo che forma con essa il raggio

riflesso.

Normale, raggio incidente e raggio

riflesso appartengono allo stesso

piano.

Lo Stealth

F117

ii

Retroriflettore

Nessun angolo di 90° e coda

a farfalla!

La formazione delle immagini

Superficie irregolare: Diffusione

Le normali hanno direzioni casuali e così

sono casuali anche le relazioni fra le

direzioni dei raggi uscenti

Legno

Metallo

S

′S

Superficie liscia: Riflessione

Le normali sono tutte parallele e cosìi

prolungamentidei raggi uscenti da ogni

punto dell’oggetto convergono in un altro

punto ideale oltre la superficie

La legge della rifrazione

Aria

Vetro

i 1i 1 i 2

n 1se

n i 1

= n

2 se

n i 2

1: da dove vengo

2: dove vado

Nel modello ondulatorio rallentiamo la luce!

vel

oce

len

ta

vel

oce

len

ta

Da

a

:

la d

irez

ion

e d

i p

rop

ag

azi

on

e

s

i a

l

la n

orm

ae

l

veloce

avvicina

lenta

Da

a

:

la d

irez

ion

e d

i p

rop

aga

zio

ne

s

i

d

all

a n

or

ale

m

lenta

all

veloce

ontana

Entrando in un mezzo più denso, la luce rallenta. Questo fa sì

che il raggio si avvicini alla normale.

Il num

ero nsi chiama indice di rifrazione del materiale

n acquia=1.33

n vetro=1.51

c = 300000 Km/s v = c/n

v vetro= c/n v

etro= 300000/1.51 = 198675 Km/s

v acqua= c/n a

cqua= 300000/1.33 = 225564 Km/s

Misuriamo l’indice di rifrazione delplexiglass

con la m

ezzaluna

Esperienza 1

u

v

tot

S

O

Esperienza 2

seg

men

to 1

se

gm

ento

2

r

app

ort

oS

1Q

1=

T1R

1=

T

1R

1/

S1Q

1=

S2Q

2=

T2R

2=

T

2R

2/

S2Q

2=

S3Q

3=

T3R

3=

T

3R

3/

S3Q

3=

S4Q

4=

T4R

4=

T

4R

4/

S4Q

4=

S5Q

5=

T5R

5=

T

5R

5/

S5Q

5=

S 1

Riflessione totale ed angolo lim

ite

S

Raggio rifratto

Raggio

riflesso

i lim

Solo se si passa da un mezzo più denso ad

uno meno denso:

i lim= arcsen(1/n) = arcsen(1/1.48) = 42.25°

Prisma deviatore ed invertitore

Prisma deviatore

Prisma invertitore

blu

ross

obl

u

blu

Fibra ottica

Fibra ottica

Acqua

La dispersione della luce

ross

oar

anci

one

verd

ebl

u

viol

etto

inda

co

gial

lo

luce

bi

ancaLa luce bianca risulta composta di colori,

componenti che hanno

differente velocità

nei mezzi otticamente

densi: v = c/n

il rosso èdi poco piùveloce, il blu di poco

piùlento e così

la rifrazione cambia.

Maggiori sono le differenze,

piùefficacemente i colori sono mostrati

Vetro Acqua Diamante ZirconiaCubica

Rosso

1.514 1.331 2.410 2.220

Giallo 1.517 1.333 2.417

2.230

Blu 1.523 1.340

2.450 2.280

Fate un prism

a d’acqua

L’ARCOBALENO

Dato che rdipende dai colori anche l’angolo di

deviazione4r -2idipende dai colori

C

i

r4r -2i

Se i = 60

°la deviazione èmassima !

i r

deviaz.

00 0

107.8 10

20

14.8 19.2

30

22.0

28.0

40 28.7 34.8

50

35.0 40.0

60

40.4 41.6

70 44.7 38.8

80 47.4 29.6

rosso 42.4°

violetto

40.65°bianco

Il rosso è sem

pre

più deviato del violetto

Qui non

arriva luce

Si crea un cono di 42

°

42.4°

Quindi ogni goccia

trasm

ette un solo colore

Il rosso sta all’esterno

Ma perché un arco?

E’ su un cono con centro

nell’osservatore che l’angolo di

deviazione rimane sem

pre 42°.

Se non ci fosse la Terra vedremmo

un “cerchiobaleno”.

Ognuno vede il proprio arcobaleno

personale che lo segue man mano che

si sposta. E’ impossibile vedere

l’arcobaleno di taglio!

42.4°

Più

bas

so è

il S

ole

più

alto

è l’

arco

bale

no

Arcobaleno

Le immagini

Immagine reale:

Nel punto dove è localizzata c’è

effettivam

ente luce e la presenza di

un osservatore è ininfluente.

L’im

magine reale può essere

proiettata su di una superficie e

manipolata. E’ un’immagine reale

quella sullo scherm

o del cinema

Immagine virtuale:

Si form

a nella nostra mente ma dove

è localizzata non c’è in realtà luce.

L’im

magine virtuale esiste solo se c’è

un osservatore ad intercettarne i

raggi. Sono virtuali le immagini

prodotte dagli specchi piani.

La lente biconvessa e lo specchio concavo

creano immagini reali

1F

oh

pq

f

2F

ih

Nel puntocircolettatosi è ricreato il punto originale da cui dipartivano i raggi. E’

un’im

magine reale: se pongo uno scherm

o la catturo

L’occhio

Cornea

Cristallino

Retina

Umore

Vitreo

Mirage