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
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!
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
2
E.Sassi, L.A. Smaldone
Oggetti luminosi
(… producono luce)
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
• 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.
3
E.Sassi, L.A. Smaldone
Oggetti NON luminosi
(… oggetti illuminati)
Fasci diffusi
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”
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
4
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)
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
5
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
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
6
E.Sassi, L.A. Smaldone
Sorgenti di Luce puntiformi ed estese
 una sorgente puntiforme
5m
1 cm
1m
5m
una sorgente estesa 
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
7
E.Sassi, L.A. Smaldone
Oggetti Trasparenti ed Opachi
oggetto trasparente
oggetto opaco
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
8
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.
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
9
E.Sassi, L.A. Smaldone
Ombre appaiono quando i fasci sono bloccati
Muro
Muro
non bloccati
Fasci NON bloccati
dal libro
Fasci BLOCCATI
dal libro
Sorg. puntiforme Libro
A
B
2 sorgenti
puntiformi
bloccati
Libro
non bloccati
Cosa succede all’ombra se
allontaniamo il libro dal muro ?
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
Le due parti di penombra sono illuminati solo
da una lampada. L’ombra non è illuminata da
alcuna sorgente. La regione luminosa riceve
luce da entrambe le lampadine.
10
E.Sassi, L.A. Smaldone
Ombra & Penombra
Muro
La luce da B non raggiunge questa penombra
A
B
2 sorgenti
puntiformi
Libro
La luce da A non raggiunge questa penombra
Possiamo estendere il concetto di ombra e penombra allo
spazio anche in assenza di muri e schermi!
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
11
E.Sassi, L.A. Smaldone
Ombre da Sorgenti Estese
Due sorgenti producono
due ombre.
Ancora ombre
La regione di
sovrapposizione è
l’ombra.
La penombra è
illuminata dai fasci di
una sola sorgente.
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
12
E.Sassi, L.A. Smaldone
Eclisse di Sole Visto dallo Spazio
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
13
E.Sassi, L.A. Smaldone
Uso delle Ombre in Medicina
La radiografia altro non è che
la foto dell’ombra dei raggi X.
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
14
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.
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
15
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 riflette fasci in tutte le direzioni (a meno che
l’oggetto non sia uno specchio)
MOLTI fasci riflessi provengono da ciascun punto di Alex.
Si tratta di reflessione diffusa
Fasci Incidenti
provenienti da una
lampada smerigliata
Molti fasci da differenti punti di una grande lampada opalina
colpiscono il naso di Alex
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
16
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
Sorgente 2
Sorgente 1
Fasci riflessi
della sorgente 1
Fasci riflessi
della sorgente 2
L’occhio vede il naso più
luminoso quando ci sono 2
sorgenti
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
17
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’immagine reale 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
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
18
E.Sassi, L.A. Smaldone
Immagine Virtuale ?
Sistema Ottico
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.
Otteniamo una immagine virtuale 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!
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
19
E.Sassi, L.A. Smaldone
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
raggi bloccati
Immagine
lampada
Lampada
• Notare che l’immagine è rovesciata
(sotto-sopra) ed invertiva (destra-sinistra).
La camera oscura funziona bloccando fasci
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
20
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?
L’immagine di Alex è più piccola
o più grande del reale Alex?
a) Piccola
b) Grande
c) Uguale
a) Piccola
b) Grande
c) Uguale
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
21
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):
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
22
E.Sassi, L.A. Smaldone
Camere Oscure a Gulu (nord Uganda)
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
23
E.Sassi, L.A. Smaldone
Camere Oscure naturali
2- Raggi, Fasci di Luce ed Ombre
24