Liceo Scientifico “G. Aselli”
Liceo Scientifico “G. Aselli”
… Per i Greci:
• Interesse per la natura della luce e per il
meccanismo della visione con un complesso
intreccio di approcci metafisici, fisici e fisiologici.
• Primo esempio significativo di matematizzazione
di un fenomeno fisico attraverso la geometria.
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… Per il Medioevo
• Il mondo arabo raccoglie l’ampia eredità
della cultura greca anche in questo campo
e la ampia attraverso l’opera di Alhazen e
di Avicenna (X-XI secolo), con i quali si va
affermando la distinzione tra lumen e lux.
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… Per il Rinascimento:
• con Leonardo da
Vinci e altri, gli oggetti
pratici, come la
camera oscura e le
lenti, acquistano un
contenuto
eminentemente
teorico.
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… Per Keplero e Galileo:
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con le loro opere, il terreno su cui si affrontano i
problemi di ottica diventa decisamente fisico.
L’attenzione è rivolta ai risultati sperimentali, ai
metodi matematici con cui si interpretano e
all’uso degli strumenti nell’indagine
sperimentale.
L’interpretazione dei fenomeni luminosi viene
fondata sulla base della geometria euclidea e sul
concetto fisico-matematico di raggio di luce.
Metodi di determinazione nella
storia
• Velocità della luce: finita e infinita
• Galileo concluse che la velocità della luce
era straordinariamente elevata.
• Roemer stabilì che la luce si propagava
con velocità finita.
• Fizeau misurò la velocità della luce.
• Foucault misurò la velocità della luce entro
le mura di un laboratorio.
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Arrivarono alle conclusioni che la velocità
della luce è di circa
3 10 m / s
8
(per la precisione 299 792 458 m/s)
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Galileo Galilei:
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concezione della natura
come ordine oggettivo e
causalmente strutturato di
relazioni governate da leggi;
concezione della scienza
come sapere sperimentale –
matematico;
intuì che la velocità della
luce non poteva essere
infinita, ma i suoi tentativi
per misurarla furono
infruttuosi.
L’esperimento di Galileo:
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
insieme ad un assistente, prese una lanterna
schermata e andò sulla cima di due colline che
distavano un miglio. Galileo scoprì la sua
lanterna, e l'assistente, non appena vide la luce,
scoprì a sua volta la lanterna. Galileo avrebbe
quindi dovuto misurare il tempo necessario per
vedere la luce dall'altra collina.
A quel punto era sufficiente dividere la distanza
per il tempo per ottenere la velocità della luce.
Ovviamente l’esperimento non portò ad alcun
risultato, questo perché la velocità della luce è
troppo grande per essere misurata in questo
modo.
Ole Rømer:
(Aarhus, 25 settembre 1644 – Copenaghen, 19 settembre 1710)
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
lavorò inizialmente come
assistente del matematico
Erasmus Bartholin a
Copenaghen.
L’incontro con l’astronomo
Jean Picard gli consentì di
effettuare le misurazioni
delle eclissi di Io, un
satellite di Giove.
Come matematico
introdusse il primo sistema
nazionale per i pesi e le
misure. Sviluppò anche la
prima scala delle
temperature.
L’esperimento di Roemer
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
La prima valutazione quantitativa della velocità della luce fu
attraverso un esperimento che utilizzava come “lanterna” un satellite
di Giove e come distanza quella esistente fra questo pianeta e la
Terra.
Roemer, convinto che la luce dovesse impiegare un certo tempo per
propagarsi da un punto all’altro dello spazio, fu il primo a capire che
il ritardo con cui la luna di Giove appariva quando la Terra veniva a
trovarsi più lontana da Giove era dovuto al tempo impiegato dalla
luce per percorrere la maggiore distanza fra i due pianeti.
valutò che la somma di tutti i ritardi fosse circa 22 minuti. Tale
intervallo di tempo corrisponde al tempo impiegato dalla luce a
percorre il diametro dell’orbita
terrestre, ritenuto a quel tempo di
11.
2,8  10
Armand Fizeau:
(Parigi, 23 settembre 1819 – Venteuil, 18 settembre 1896)
►
►
►
I suoi primi lavori furono svolti
in collaborazione con Léon
Foucault.
Realizzò la prima misura diretta
della velocità della luce nell'aria
grazie a un dispositivo basato su
specchi e un disco dentato.
Fizeau rivelò inoltre
l'applicabilità dell'effetto
Doppler, un cambiamento
apparente della frequenza o
della lunghezza d'onda di
un'onda percepita da un
osservatore che si trova in
movimento rispetto alla
sorgente delle onde.
L’esperimento di Fizeau:
Un sottile fascio luminoso proveniente da una sorgente S, dopo
essere stato in parte trasmesso e in parte riflesso da uno
specchio semiriflettente A, incide sul bordo di una ruota dentata
R.
► La luce che passa tra due denti della ruota incontra, ad una
distanza d, pari, per esempio, a 10 Km, lo specchio B, dove si
riflette tornando indietro.
► Se la ruota è ferma, il raggio di ritorno passa attraverso lo stesso
vano e colpisce di nuovo lo specchio A; qui la luce viene
parzialmente trasmessa arrivando così fino all’osservatore.
► Se la ruota gira con una velocità angolare ω tale che , nel tempo
2d impiegato dalla luce per percorrere due volte la
t 
c
distanza d, a un vano si sostituisce il dente successivo, il raggio
riflesso non giunge più all’osservatore, che perciò non percepisce
la luce.
►
► Indichiamo con n il numero dei denti e quindi anche il
numero dei vani.
► Se dunque nel tempo t un dente della ruota si porta
sulla posizione dove era inizialmente un vano, il tempo che
impiega il dente per compiere un giro completo, cioè il
periodo T di rotazione della ruota, è T  2nt
►
2

2

da cui, poiché è T 
segue: 2nt 
cioè t 


2dn
2d

► Poiché è anche t 
e quindi: c 


c
n
►
n
Nota la velocità angolare ω della ruota e il numero n dei
denti, misurando d, si ricava dunque la velocità della luce.
Il valore trovato da Fizeau con questo metodo fu di 313300
km/s.
Jean Bernard Léon Foucault:
(Parigi 18 settembre 1819 – 11 febbraio 1868)
fisico francese conosciuto per l'invenzione del
pendolo, oggi noto con il suo nome, che serve a
dimostrare la rotazione della Terra.
Inventò il giroscopio. Scoprì le correnti indotte.
I suoi primi anni di studio furono dedicati alla
medicina ma il giovane si appassionò alla fisica.
Fece una serie di esperienze sulla luce. Il suo
interesse spaziò anche verso l'interferenza dei
raggi infrarossi ed alla polarizzazione cromatica
della luce.
L’esperimento di Foucault:
migliorò l’esperienza di Fizeau sostituendo la ruota
dentata con uno specchio rotante.
Progettò il suo esperimento in modo da condurre tutte le
misure in laboratorio.
Egli trovò, per la velocità della luce nell’aria, il valore di
298000 km/s.
Con lo stesso dispositivo stabilì che la velocità di
propagazione della luce nell’acqua è uguale a circa ¾
della velocità di propagazione dell’aria.
Il metodo di Foucault, ulteriormente perfezionato da
Albert Michelson nel 1923, condusse ad una misura
della velocità della luce pari a 299792,5 km/s, ossia ad
un valore ancora più vicino a quello attualmente
accettato.
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Lodi Rizzini Daniele
Marchi Lorenza
Rossi Maddalena
Valerani Luca
Voltini Giulia
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Bibliografia e sitografia:
• M.E. Bergamaschini, P. Marazzini, L. Mazzoni
L’indagine del mondo fisico, Onde e luce - Vol. D
Carlo Signorelli Editore
• A. Caforio, A. Ferilli
Fisica 2
Le Monnier
• http://it.wikipedia.org/wiki/Galileo_Galilei
• http://it.wikipedia.org/wiki/Ole_R%C3%B8mer
• http://it.wikipedia.org/wiki/Hippolyte_Fizeau
• http://it.wikipedia.org/wiki/Jean_Bernard_L%C3%A9on_
Foucault
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