Ottica
Introduzione storica
Pitagora - VI sec. A.C.
Democrito - V sec. A.C.
Euclide - IV sec. A.C.
L’Ottica
• Legge della riflessione
L’occhio invia
raggi visuali
Simulacri
emessi dagli
oggetti
• Riflessione negli specchi
piani e sferici
Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.
Galileo Galilei
Johannes Kepler
1604 Ad Vitellionem
Paralipomeni
• Primo trattato di ottica
geometrica
• Immagini generate da
specchi piani
1611 Dioptrice
• Teoria delle lenti
Cannocchiale
galileiano
Cannocchiale
kepleriano
1609
1610
Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.
Willebrord Snell
Renè Descartes
Rifrazione della luce
Legge di Snell-Descartes
Esperimenti
sulla rifrazione
della luce
1619
Luce composta
da corpuscoli
1637
Nascita dell’ottica ondulatoria – XVII sec.
Francesco Maria Grimaldi
Isaac Newton
Christiaan Huygens
Dibattito sulla natura
della luce
Diffrazione
della luce
1655
Teoria corpuscolare
Teoria ondulatoria
della luce
della luce
1704
1690
Dibattito sulla natura della luce – XIX sec.
Teoria corpuscolare
Albert Einstein
Teoria ondulatoria
Niels Bohr
Thomas Young
e Max Planck
La luce si comporta sia
come un’onda sia come
una particella
1928
Fotoni
Interferenza
1900-1905
1801
Ottica Geometrica
La luce si propaga in linea retta
Ottica Geometrica
La luce si propaga in linea retta
Talete IV sec. A.C.
Ottica Geometrica: la riflessione della luce
Leggi della riflessione
• Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie
riflettente nel punto di incidenza giacciono tutti sullo stesso piano;
• L’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione:
θi = θr
Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
Definiamo INDICE DI RIFRAZIONE n di una materiale il rapporto
tra la velocità della luce c e la velocità della luce v nel materiale:
n
c
v
c = 300.000 km/s
Indici di rifrazione
Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
Leggi della rifrazione
• Il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di
separazione dei due mezzi nel punto di incidenza giacciono tutti
sullo stesso piano;
• Vale la legge di Snell:
n1 sinθ1= n2 sinθ2
Esempio
n1 sinθ1= n2 sinθ2
Il faro di una barca è utilizzato per illuminare di
notte una cassa affondata. Sapendo che l’angolo
di rifrazione θ2 è di 31°, determinare con quale
angolo deve essere orientato il faro per illuminare la
cassa.
Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
n1 sinθ1= n2 sinθ2
• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione minore ad
un mezzo con indice di rifrazione maggiore, il raggio rifratto si
avvicina alla normale (infatti se n1 < n2 allora sinθ1 > sinθ2).
• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione maggiore
ad un mezzo con indice di rifrazione minore, il raggio rifratto si
allontana dalla normale (infatti se n1 > n2 allora sinθ1 < sinθ2).
Ottica Geometrica: la riflessione totale
n1 sinθ1= n2 sinθ2
• All’aumentare dell’angolo di incidenza, aumenta anche
l’angolo di rifrazione. Quando l’angolo di incidenza
raggiunge un certo valore, chiamato ANGOLO LIMITE
θL, l’angolo di rifrazione è di 90°.
• Quando l’angolo di incidenza è maggiore di θL il
raggio rifratto manca e tutta la luce incidente viene
riflessa all’interno del mezzo da cui proveniva.
n2
n1
(con n1 > n2 )
sin  L 
Esempio
n1 sinθ1= n2 sinθ2
Determinare l’angolo limite per la luce che si
propaga dall’acqua verso l’aria.