LA NATURA DELLA LUCE
Di Claudia Monte
LA NATURA DELLA LUCE


•
•

La natura della luce: la storia
La natura della luce: modelli fisici
Modello corpuscolare: ottica geometrica
Modello ondulatorio: ottica fisica
Costruzione delle immagini
La natura della luce: la storia
•
J. Keplero: il padre dell’ottica
geometrica
2.
Huygens: prime ipotesi sul modello
ondulatorio
3.
Young e Fresnel: conferma del modello
ondulatorio
4.
Maxwell: ipotesi delle onde
elettromagnetiche
5.
Hertz: verifica sperimentale dell’esistenza
della onde elettromagnetiche
6.
Einstein: scoperta dei fotoni e ritorno
della teoria corpuscolare
La natura della luce: modelli fisici

1.
Modello corpuscolare: ottica
geometrica
La propagazione della luce: i raggi
luminosi
La formazione delle ombre:
2.
Ombra
Penombra
Luce
F
S
A
B
F
S
3.
La riflessione
Legge della riflessione
Quando un raggio di luce viene riflesso, tra tutti i cammini
possibili, esso sceglie quello per cui raggio incidente, raggio
riflesso e normale N alla superficie nel punto di incidenza
giacciono sullo stesso piano e per il quale, detto I l’angolo
formato dal raggio incidente con N (angolo di incidenza) ed R
l'angolo formato dal raggio riflesso con N (angolo di
riflessione), si ha :
I=R
4.
La rifrazione
Legge della rifrazione
Quando un raggio di luce viene rifratto, tra tutti i cammini
possibili, esso sceglie quello per cui raggio incidente, raggio
riflesso e normale N alla superficie nel punto di incidenza
giacciono sullo stesso piano e per il quale, detto I l’angolo
formato dal raggio incidente con N (angolo di incidenza) ed r
l'angolo formato dal raggio rifratto con N (angolo di
rifrazione), si ha :
n1 sen(I) = n2 sen(r)
dove n = indice di
rifrazione del mezzo
n=c/v
5.
La rifrazione e la riflessione
La natura della luce: modelli fisici
Modello ondulatorio: ottica fisica

1.
Il modello di Huygens
A
B
C
v
U
2.
Il modello dell’”etere”
3.
Il principio di Huygens e i fronti d’onda
“Ogni punto di un fronte d’onda deve considerarsi come
sorgente di piccole onde secondarie che, a loro volta, si
propagano in tutte le direzioni con velocità uguale alla
velocità di propagazione dell’onda originaria.”
Esempio di fronte d’onda
4.
Dimostrazione delle leggi della riflessione
e della rifrazione
5.
Sovrapposizione di onde luminose
6.
Il fenomeno dell’interferenza
L’effetto della sovrapposizione delle onde è la formazione
sullo schermo di righe alternate scure e luminose (frange
di interferenza).
Interferenza da doppia fenditura: esperienza di
Young
7.
Il fenomeno della diffrazione
Diffrazione da singola fenditura
Intensità da diffrazione
Posizione dei minimi di intensità
sen  m / h
8.
Diffrazione da foro circolare
Posizione dei minimi di intensità
dsen  1,22m
Il criterio di Rayleigh
“La distanza angolare minima tra due sorgenti puntiformi
deve essere tale che il massimo centrale di diffrazione di
una deve coincidere con il primo minimo di diffrazione
dell’altra”
 1,22 
 min .  arcsen
 d


9.
La diffrazione modula le frange di
interferenza
Esempi di figure di interferenza modulate da
diffrazione
10.
Il fenomeno della dispersione
N
I
Rosso
Arancio
Giallo
Verde
Blu
Violetto
Costruzione delle immagini
1.
Il diottro sferico
S
P
caustica
Q
S
V
n1
C
n2
Il diottro sferico in approssimazione parassiale
n1 n 2 n 2  n1


p
q
R
(equazione del diottro sferico)
P
I
S
h
a
R
r
Q
V
C
n1
n2
p
q
b
2.
Le lenti sottili
Punti focali, distanze focali e centro ottico
O
f
F1
O
f
F2
L’equazione delle lenti sottili
 1
1 1
1  1
 
  n  1

p q'
R
R
f
2 
 1
p
q’
Lente convergente (f>0) :
formazione di un’immagine reale
f>0
S’
Q
O
S
F1
F2
Q’
Lente convergente (f>0):
formazione di un’immagine virtuale
Q’
f>0
S’
Q
F1
Fig. 6b
S
O
F2
Lente divergente (f<0): formazione di immagini
virtuali
f< 0
S’
Q’
S
O
Q
F2
F1
S’
f< 0
Q’
S
F2
Q
O
F1