L’insegnamento della fisica e delle scienze nella scuola; proposte operative per un approccio laboratoriale low-cost no cost

progetto SCIENTIA MAGISTRA VITAE

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Piegare i Fasci di Luce

E.Sassi, L.A. Smaldone

Interazione della Luce con la Materia

Interazione Luce-Materia: a) riflessione b) rifrazione c) diffusione d) assorbimento

a) b) c) Mezzo 1 Riflessione Diffusione Mezzo 2 Rifrazione Assorbimento d)

Tutte e 4 le interazioni dependono dalle proprietà dei due mezzi. Queste proprietà sono descritte macroscopicamente da parametri legati alle caratteristiche microscopiche del mezzo.

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Rifrazione della Luce - 1

Quando un fascio di luce viaggia in un mezzo trasparente ed incontra la separazione di un altro mezzo, parte del fascio è reflesso e parte entra nel secondo mezzo.

Il fascio che entra nel secondo mezzo è piegato alla superficie • Il cambio di direzione del fascio è detto

rifrazione 3- Piegare i Fasci di Luce

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Rifrazione della Luce - 2

 Il raggio incidente, il riflesso, il rifratto, e la normale giacciono tutti

nello stesso piano

 L’angolo di rifrazione, due mezzi (l’indice di rifrazione dei mezzi n 1 θ 2 , n , dipende dalle propertà dei 2 collegati alla velocità della luce nei mezzi)

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Legge Rifrazione (Snell) L’angolo di rifrazione dipende dai due materiali e l’angolo di incidenza

sin θ sin θ

2 1 

n n

1 2 

costante

Il percorso della luce lungo la superficie rifrangente è reversibile Rifrazione a causa delle differenti velocità della luce, v 1 e v 2 , nei due mezzi L’ indice di rifrazione , n , di un mezzo è:

n  velocità velocità

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luce in vuoto luce in mezzo  c v 5

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Refraction Law and Speeds (of light)

In terms of speeds the law of refraction becomes: sin θ sin θ 2 1  n n 1 2  c/v c/v 1 2  v 1 /c v 2 /c 

Snell’s law of refraction is written in a form symmetric to the incident and refracted beams:

v v 2 1 n 1 sinθ 1  n 2 sinθ 2

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Tavola di Indici di Rifrazione

Per il vuoto, n = 1

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L’Importanza della Forma 3- Piegare i Fasci di Luce

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Lenti Convergenti e loro Lunghezza Focale,

f

Fasci paralleli passano attraverso la lente e convergono nel fuoco.

I raggi paralleli possono provenire da destra o sinistra della lente. Una lente sottile ha due fuochi equidistanti dalla lente, correspondenti a raggi paralleli provenienti da destra e da sinistra.

Lente sottile: è tale che la distanza tra la superfice della lente ed il centro della lente è trascurabile rispetto ad

f

.

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Lenti Divergenti e loro Lunghezza Focale,

f

Fasci paralleli passano attraverso la lente e divergono.

Il fuoco è il punto da cui i fasci sembrano originarsi.

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Fasci, Raggi e Fronte d’Onda Nella formulazione ondulatoria dell’ottica, il modello matematico di fasci sottili (raggi) corresponde a rette perpendicolari ai fronte d’onda 3- Piegare i Fasci di Luce

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Raggi Paralleli e Fronte d’Onda Piano Nella formulazione ondulatoria dell’ottica, la lente introduce un ritardo (dipendente dalla posizione di incidenza) nel fronte d’onda … cambiando, quindi, la forma del fronte d’onda stesso 3- Piegare i Fasci di Luce

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Bolle di Sapone … e Macchie d’Olio

Cosa produce questi bellissimi

c o l o r i

?

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Altri Esempi di Bellissimi Colori … 3- Piegare i Fasci di Luce

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