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STORIA DI UN RAGGIO DI LUCE
50 ANNI DI LASER
(ma tu lo conosci il festeggiato ?)
T. Corridoni, G. Häusermann
Il Viaggiatore Scientifico 5
19 febbraio 2011
SUPSI-DFA, Locarno
Slide 2
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Amplificazione di Luce da Emissione Stimolata di Radiazione
H. Townes, N.G. Basov, A.M. Prochorov , J. Gordon (Maser 1954), L. Schawlow, T.H. Maiman (16/5/1960), A. Javan (12/12/1960), G. Gould (1957)
IDEE DIFFUSE: L’ha inventato Einstein: è luce, è energia… È male: è una spada, spara, arriva
lontano, taglia il metallo, accende fiammiferi, buca la plastica, acceca... È bene: si usa in
medicina, lo usano gli scienziati, toglie i tatuaggi… È per tutti: si compra, si usa per indicare
ai seminari, si spiega anche ai bambini…
La storia del laser segue l’evoluzione del nostro concetto di
RAGGIO
DI2011LUCE
T. Corridoni
2
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IL NOSTRO RAGGIO DA BAMBINI
T. Corridoni 2011
3
M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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INTENSITA’: LUCE FORTE, DEBOLE… CI SONO COSE TRASPARENTI
T. Corridoni 2011
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M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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IL RAGGIO VA DRITTO! COSI’ SCOPRIAMO COSA SONO LE OMBRE!
M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola
T. Corridoni 2011
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elementare”, 1989 emme edizioni
G. Torosantucci, M. Vicentini Missoni, “L’insegnamento delle scienze nella scuola elementare”, 1987, la nuova Italia
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T. 5-6/1,
Corridoni
2011 dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
AAVV “Il piano ISS, Insegnare Scienze Sperimentali”, 2009-2010 , Annali
Ministero
6
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POI IL NOSTRO RAGGIO DIVENTA COLORATO
LUCE: IL BIANCO
BUIO: IL NERO
DISPERSIONE
(prisma)
I COLORI SI “MESCOLANO”
http://people.rit.edu/andpph/exhibit-spectrum.html
T. Corridoni 2011
7
M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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T. Corridoni 2011
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I COLORI: SORPRESE, DOMANDE
DISPERSIONE IN TRASMISSIONE
(reticolo)
DISPERSIONE IN RIFLESSIONE
(reticolo)
T. Corridoni 2011
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E AFFASCINANTI FENOMENI.
PROBLEMA…AMELBORP
FISICO 1: Quale arcobaleno è corretto ?
FISICO 2: Aspetta, non ricordo…
FISICO 1: Non devi RICORDARE! PENSA ai raggi!
FISICO 2: APPUNTO…
SERVE UN
MODELLO!
T. Corridoni 2011
10
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LA GEOMETRIA DELLA GOCCIA FA Sì CHE:
1) LA LUCE IN USCITA NON SIA BIANCA
2) I COLORI SIANO DISPERSI IN MANIERA
DIVERSA DA COME LO SAREBBERO
UTILIZZANDO UN PRISMO O UN RETICOLO
ARCOBALENO…
T. Corridoni 2011
John A. Adam, The mathematical physics of rainbows and glories, Physics Reports 356 (2002) 229–365
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http://cloudappreciationsociety.org/
MANCA IL PRIMARIO!
ARCOBALENO2…
T. Corridoni 2011
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COSTRUIAMO MODELLI PER MOLTI FENOMENI
Oltre che trasmessa o assorbita, la luce viene diffusa.
Viene diffuso molto più il blu che il rosso…
Per questo il cielo è blu…
Per questo al tramonto diventa rossastro…
Ma dopo il tramonto assume toni violacei
per tutt’altra ragione…
A. Frova. “Luce, colore, visione”, 1984 Editori Riuniti
T. Corridoni 2011
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E CAPIAMO CHE QUEL CHE VEDIAMO DIPENDE DAL NOSTRO OCCHIO
A. Gostinar Blagotinšek, A Water Model of a Human Eye, 2006
T. Corridoni 2011
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MA IL NOSTRO RAGGIO HA ANCHE UNA “CRISI D’IDENTITA’”
T. Corridoni 2011
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QUEL CHE FA LA LUCE SI SPIEGA:
1) CON RAGGI “DRITTI”
2) CON ONDE
SE DECIDIAMO CHE LA LUCE SIA FATTA DI “PALLINE”, NON E’ DETTO CAPIREMO
QUEL CHE FA SE FOSSE UN’ONDA, E VICEVERSA
T. Corridoni 2011
16
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COMINCIAMO A CERCARE ANALOGIE FRA IL NOSTRO
RAGGIO-TRAIETTORIA E LE ONDE…
COERENZA…
POLARIZZAZIONE…
T. Corridoni 2011
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AL TERMINE DI QUESTO PERCORSO, IL RAGGIO IDEALE E’:
1) COLLIMATO, 2) MONOCROMATICO, 3) COERENTE, 4) POLARIZZATO
Possiamo immaginarlo come un treno di onde collimate, coerenti, polarizzate e di stessa
frequenza, o come gruppi di “palline” che partano assieme a distanze temporali precise, con
stessa velocità nella stessa direzione (per la polarizzazione occorrerebbe dire anche altro…).
Specchio a
riflessione parziale
Specchio a
riflessione totale
1) Elettroni eccitati da luce, diseccitandosi la riemettono (es: fosforescenza, fluorescenza).
2) Se sono già eccitati e interagiscono con altra luce (compatibile con una possibile emissione),
tendono a emettere quella luce (QUESTO è un risultato di A. Einstein…)
3) CREANDO MOLTI ATOMI ECCITATI, E FACENDOLI INTERAGIRE CON LUCE OPPORTUNA…
T. Corridoni 2011
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T.H. Maiman, CON IL PRIMO LASER (A RUBINO, 16/5/1960)
T. Corridoni 2011
REALIZZAZIONE DELL’IDEA
DI “RAGGIO DI LUCE”
19
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E IL NOSTRO MODELLO DI LUCE FU
(la LUCE reale c’era già…)
T. Corridoni 2011
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Bibliografia
1. M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. Esperienze di luce,
itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare, 1989
emme edizioni
2. G. Torosantucci, M. Vicentini Missoni, L’insegnamento delle scienze nella scuola elementare,
1987, la nuova Italia
3. AAVV, Il piano ISS, Insegnare Scienze Sperimentali, 2009-2010 , Annali 5-6/1, Ministero
dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca Italiana
4. John A. Adam, The mathematical physics of rainbows and glories, Physics Reports 356 (2002)
229–365
5. A. Frova. Luce, colore, visione, 1984 Editori Riuniti
6. A. Gostinar Blagotinšek, A Water Model of a Human Eye, 2006
http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/girep2006/index.php?PageName=girep
7. http://cloudappreciationsociety.org/
8. http://people.rit.edu/andpph/exhibit-spectrum.html
9. Il Nuovo Saggiatore, vol 26, n.5-6, 2010
T. Corridoni 2011
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STORIA DI UN RAGGIO DI LUCE
50 ANNI DI LASER
(ma tu lo conosci il festeggiato ?)
T. Corridoni, G. Häusermann
Il Viaggiatore Scientifico 5
19 febbraio 2011
SUPSI-DFA, Locarno
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Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
Amplificazione di Luce da Emissione Stimolata di Radiazione
H. Townes, N.G. Basov, A.M. Prochorov , J. Gordon (Maser 1954), L. Schawlow, T.H. Maiman (16/5/1960), A. Javan (12/12/1960), G. Gould (1957)
IDEE DIFFUSE: L’ha inventato Einstein: è luce, è energia… È male: è una spada, spara, arriva
lontano, taglia il metallo, accende fiammiferi, buca la plastica, acceca... È bene: si usa in
medicina, lo usano gli scienziati, toglie i tatuaggi… È per tutti: si compra, si usa per indicare
ai seminari, si spiega anche ai bambini…
La storia del laser segue l’evoluzione del nostro concetto di
RAGGIO
DI2011LUCE
T. Corridoni
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IL NOSTRO RAGGIO DA BAMBINI
T. Corridoni 2011
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M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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INTENSITA’: LUCE FORTE, DEBOLE… CI SONO COSE TRASPARENTI
T. Corridoni 2011
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M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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IL RAGGIO VA DRITTO! COSI’ SCOPRIAMO COSA SONO LE OMBRE!
M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola
T. Corridoni 2011
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elementare”, 1989 emme edizioni
G. Torosantucci, M. Vicentini Missoni, “L’insegnamento delle scienze nella scuola elementare”, 1987, la nuova Italia
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T. 5-6/1,
Corridoni
2011 dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca
AAVV “Il piano ISS, Insegnare Scienze Sperimentali”, 2009-2010 , Annali
Ministero
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POI IL NOSTRO RAGGIO DIVENTA COLORATO
LUCE: IL BIANCO
BUIO: IL NERO
DISPERSIONE
(prisma)
I COLORI SI “MESCOLANO”
http://people.rit.edu/andpph/exhibit-spectrum.html
T. Corridoni 2011
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M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. “Esperienze di luce, itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare”, 1989 emme edizioni
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I COLORI: SORPRESE, DOMANDE
DISPERSIONE IN TRASMISSIONE
(reticolo)
DISPERSIONE IN RIFLESSIONE
(reticolo)
T. Corridoni 2011
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E AFFASCINANTI FENOMENI.
PROBLEMA…AMELBORP
FISICO 1: Quale arcobaleno è corretto ?
FISICO 2: Aspetta, non ricordo…
FISICO 1: Non devi RICORDARE! PENSA ai raggi!
FISICO 2: APPUNTO…
SERVE UN
MODELLO!
T. Corridoni 2011
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LA GEOMETRIA DELLA GOCCIA FA Sì CHE:
1) LA LUCE IN USCITA NON SIA BIANCA
2) I COLORI SIANO DISPERSI IN MANIERA
DIVERSA DA COME LO SAREBBERO
UTILIZZANDO UN PRISMO O UN RETICOLO
ARCOBALENO…
T. Corridoni 2011
John A. Adam, The mathematical physics of rainbows and glories, Physics Reports 356 (2002) 229–365
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http://cloudappreciationsociety.org/
MANCA IL PRIMARIO!
ARCOBALENO2…
T. Corridoni 2011
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COSTRUIAMO MODELLI PER MOLTI FENOMENI
Oltre che trasmessa o assorbita, la luce viene diffusa.
Viene diffuso molto più il blu che il rosso…
Per questo il cielo è blu…
Per questo al tramonto diventa rossastro…
Ma dopo il tramonto assume toni violacei
per tutt’altra ragione…
A. Frova. “Luce, colore, visione”, 1984 Editori Riuniti
T. Corridoni 2011
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E CAPIAMO CHE QUEL CHE VEDIAMO DIPENDE DAL NOSTRO OCCHIO
A. Gostinar Blagotinšek, A Water Model of a Human Eye, 2006
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MA IL NOSTRO RAGGIO HA ANCHE UNA “CRISI D’IDENTITA’”
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QUEL CHE FA LA LUCE SI SPIEGA:
1) CON RAGGI “DRITTI”
2) CON ONDE
SE DECIDIAMO CHE LA LUCE SIA FATTA DI “PALLINE”, NON E’ DETTO CAPIREMO
QUEL CHE FA SE FOSSE UN’ONDA, E VICEVERSA
T. Corridoni 2011
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COMINCIAMO A CERCARE ANALOGIE FRA IL NOSTRO
RAGGIO-TRAIETTORIA E LE ONDE…
COERENZA…
POLARIZZAZIONE…
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AL TERMINE DI QUESTO PERCORSO, IL RAGGIO IDEALE E’:
1) COLLIMATO, 2) MONOCROMATICO, 3) COERENTE, 4) POLARIZZATO
Possiamo immaginarlo come un treno di onde collimate, coerenti, polarizzate e di stessa
frequenza, o come gruppi di “palline” che partano assieme a distanze temporali precise, con
stessa velocità nella stessa direzione (per la polarizzazione occorrerebbe dire anche altro…).
Specchio a
riflessione parziale
Specchio a
riflessione totale
1) Elettroni eccitati da luce, diseccitandosi la riemettono (es: fosforescenza, fluorescenza).
2) Se sono già eccitati e interagiscono con altra luce (compatibile con una possibile emissione),
tendono a emettere quella luce (QUESTO è un risultato di A. Einstein…)
3) CREANDO MOLTI ATOMI ECCITATI, E FACENDOLI INTERAGIRE CON LUCE OPPORTUNA…
T. Corridoni 2011
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T.H. Maiman, CON IL PRIMO LASER (A RUBINO, 16/5/1960)
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REALIZZAZIONE DELL’IDEA
DI “RAGGIO DI LUCE”
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E IL NOSTRO MODELLO DI LUCE FU
(la LUCE reale c’era già…)
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Bibliografia
1. M. Arcà, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Guidoni, M. Magni. Esperienze di luce,
itinerari di lavoro per la scuola dell’infanzia e il primo ciclo della scuola elementare, 1989
emme edizioni
2. G. Torosantucci, M. Vicentini Missoni, L’insegnamento delle scienze nella scuola elementare,
1987, la nuova Italia
3. AAVV, Il piano ISS, Insegnare Scienze Sperimentali, 2009-2010 , Annali 5-6/1, Ministero
dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca Italiana
4. John A. Adam, The mathematical physics of rainbows and glories, Physics Reports 356 (2002)
229–365
5. A. Frova. Luce, colore, visione, 1984 Editori Riuniti
6. A. Gostinar Blagotinšek, A Water Model of a Human Eye, 2006
http://www.science.uva.nl/research/amstel/dws/girep2006/index.php?PageName=girep
7. http://cloudappreciationsociety.org/
8. http://people.rit.edu/andpph/exhibit-spectrum.html
9. Il Nuovo Saggiatore, vol 26, n.5-6, 2010
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