Raggi, Fasci di Luce ed Ombre

1. L’insegnamento della fisica e delle scienze nella scuola; proposte operative per un approccio laboratoriale low-cost no cost progetto SCIENTIA MAGISTRA VITAE 2 Raggi, Fasci di Luce ed Ombre

2. E.Sassi, L.A. Smaldone Come Vediamo ? Vediamo quando la luce entra nei nostri Occhi • Senza una sorgente di luce noi non vediamo; • La luce è invisible a meno che non entri direttamente nei nostri occhi o è diffusa da fumo, nebbia o altri oggetti nei nostri occhi!

3. E.Sassi, L.A. Smaldone Oggetti luminosi (… producono luce) • Luce da incandescenza: il processo di emissione dovuto ad alte temperature • Luce da scariche elettriche: il processo di emissione dovuto ad elettricità che passa in un gas • Luce da fluorescenza: il processo di emissione di luce visibile da sostanze che assorbono luce a differente, usualmente invisible, lunghezza d’onda.

4. E.Sassi, L.A. Smaldone Fasci diffusi Oggetti NON luminosi (… oggetti illuminati) Ogni superfice, non riflettente, diffonde la luce; i fasci diffusi entrano nei nostri occhi. La diffusione della luce è un fenomeno chiave quando si parla di “COME VEDIAMO”

5. E.Sassi, L.A. Smaldone Sorgente di Luce Puntiforme Una sorgente puntiforme emette luce in tutte le direzioni, a raggiera puntiforme è un oggetto le cui dimensioni sono piccole rispetto alle altre lunghezze in gioco (distanza di osservazione, dimensione dello strumento usato, etc.) Sappiamo che la luce si attenua allontanandoci dalla sorgente. (Pensate al sole. Sarebbe accecante se fossimo più vicini)

6. E.Sassi, L.A. Smaldone Sorgente di Luce estesa Due sorgenti puntiformi appaiono così ! Possiamo immaginare una sorgente estesa come un insieme di sorgenti puntiformi

7. E.Sassi, L.A. Smaldone 5 m 5 m 1 cm 1 m Sorgenti di Luce puntiformi ed estese  una sorgente puntiforme una sorgente estesa 

8. E.Sassi, L.A. Smaldone oggetto trasparente oggetto opaco Oggetti Trasparenti ed Opachi

9. E.Sassi, L.A. Smaldone Fascio di Luce Fisicamente esistono solo Fasci di Luce! Raggio è un modello matematico, utile in molte rappresentazioni, non è un oggetto fisico! Possiamo realizzare fasci di luce, non raggi di luce. Spesso Raggio di Luce è usato al posto di Fascio di Luce.

10. E.Sassi, L.A. Smaldone Ombre appaiono quando i fasci sono bloccati Muro Muro non bloccati lumin. penombra A ombra Ombra B 2 sorgenti puntiformi penombra Sorg. puntiforme Libro Libro lumin. non bloccati Fasci NON bloccati dal libro Fasci BLOCCATI dal libro bloccati Cosa succede all’ombra se allontaniamo il libro dal muro ? Le due parti dipenombrasono illuminati solo daunalampada. L’ombranonè illuminata da alcunasorgente. La regione luminosa riceve luce da entrambele lampadine.

11. E.Sassi, L.A. Smaldone Muro luminoso penombra A ombra B 2 sorgenti puntiformi penombra Libro lumin. Ombra & Penombra La luce da B non raggiunge questa penombra La luce da A non raggiunge questa penombra Possiamo estendere il concetto diombrae penombraallo spazio anche in assenza di muri e schermi!

12. E.Sassi, L.A. Smaldone Ombre da Sorgenti Estese Due sorgenti producono due ombre. La regione di sovrapposizione è l’ombra. La penombra è illuminata dai fasci di una sola sorgente. Ancora ombre

13. E.Sassi, L.A. Smaldone Eclisse di Sole Visto dallo Spazio

14. E.Sassi, L.A. Smaldone Uso delle Ombre in Medicina La radiografia altro non è che la foto dell’ombra dei raggi X.

15. E.Sassi, L.A. Smaldone L’Ombra ci Dice che: A) la luce viaggia in linea retta; B) vi è qualcosa che blocca la luce; C) da quale direzione ci arriva la luce.

16. E.Sassi, L.A. Smaldone Sorgenti ed Oggetti Estesi Un “oggetto esteso" consta di tante piccole parti che possiamo considerare “punti”. Ciascun punto dell’ooggetto emette o riflettefasci in tutte le direzioni (a meno che l’oggetto non sia uno specchio) MOLTI fasci riflessi proven- gono da ciascun punto di Alex. Si tratta di reflessionediffusa Fasci Incidenti provenienti da una lampada smerigliata Molti fasci da differenti punti di una grande lampada opalina colpiscono il naso di Alex

17. E.Sassi, L.A. Smaldone Più Fasci raggiungono il Naso, più Luminoso sarà è il motivo per cui regioni fuori penombra e ombra sono più luminose Tali regioni ricevono luce da entrambe le sorgenti più luce ricevono, più intensa è la luce riflessa dagli oggetti L’occhio vede il naso più luminoso quando ci sono 2 sorgenti Sorgente 2 Sorgente 1 Fasci riflessi della sorgente 1 Fasci riflessi della sorgente 2

18. E.Sassi, L.A. Smaldone Immagine? (dal Devoto-Oli) Immagine:figura di un oggetto luminoso fornita da uno strumento ottico; ogni suo punto è l’incontro dei raggi provenienti solo da un corrispondente punto dell’oggetto o loro prolungamenti Sistema Ottico Un’immaginereale si forma su uno schermo quando alcuni fasci da ciascun punto di un oggetto raggiungono i corrispondenti punti sullo schermo e nessun altro fascio da altri punti dell’oggetto raggiungono tali punti

19. E.Sassi, L.A. Smaldone Immagine Virtuale ? Prolungando, con rette, i fasci che fuoriescono da un sistema ottico, sembra che fasci provenienti dallo stesso punto di Alex provengano tutti da un differente punto. Sistema Ottico Otteniamo una immaginevirtuale di Alex. E’ virtuale (fittizia), non vi è luce lì, nessun fascio la raggiunge e non può essere raccolta mettendoci uno schermo. E’ solo psicologia dell’interpretazione dei fasci: noi istintivamente consideriamo i fasci che entrano nel nostro occhio viaggianti in linea retta anche se sono fasci deviati!

20. E.Sassi, L.A. Smaldone raggi bloccati Camera Oscura (usando i raggi) • Una immagine reale si forma su uno schermo quando uno o più raggi da ciascun punto dell’oggetto raggiunge i correspondenti punti sullo schermo e nessun altro raggio da altri punti dello oggetto raggiunge questi punti Camera Oscura Immaginelampada Lampada • Notare che l’immagine è rovesciata (sotto-sopra) ed invertiva (destra-sinistra). La camera oscura funziona bloccando fasci

21. E.Sassi, L.A. Smaldone Metodo Geometrico Individuare l’immagine tracciando raggi. Tracciare raggi dall’oggetto, attraverso il foro, nella camera per costruire l’immagine, non fidarsi della propria intuizione! L’immagine di Alex è più piccola o più grande del reale Alex? Piccola Grande Uguale L’immagine di Alex è più piccola o più grande del reale Alex? Piccola Grande Uguale

22. E.Sassi, L.A. Smaldone Dimensione del Foro Più Grande è il foro, più luminosa e meno nitida è l’immagine ! … diametro ottimale del foro(Lord Rayleigh):

23. E.Sassi, L.A. Smaldone Camere Oscure a Gulu (nord Uganda)

24. E.Sassi, L.A. Smaldone Camere Oscure naturali