L’insegnamento della fisica e delle
scienze nella scuola; proposte
operative per un approccio
laboratoriale low-cost no cost
progetto SCIENTIA MAGISTRA VITAE
3
Piegare i Fasci di Luce
E.Sassi, L.A. Smaldone
Interazione della Luce con la Materia
Interazione Luce-Materia:
a) riflessione
b) rifrazione
c) diffusione
d) assorbimento
Mezzo 1
a)
Riflessione
Mezzo 2
Rifrazione
b)
c)
d)
Diffusione
Assorbimento
Tutte e 4 le interazioni dependono dalle proprietà dei due mezzi.
Queste proprietà sono descritte macroscopicamente da parametri
legati alle caratteristiche microscopiche del mezzo.
3- Piegare i Fasci di Luce
2
E.Sassi, L.A. Smaldone
Rifrazione della Luce - 1


Quando un fascio di luce viaggia in un mezzo trasparente ed
incontra la separazione di un altro mezzo, parte del fascio è
reflesso e parte entra nel secondo mezzo.
Il fascio che entra nel secondo mezzo è piegato alla superficie
• Il cambio di direzione del fascio è detto rifrazione
3- Piegare i Fasci di Luce
3
E.Sassi, L.A. Smaldone
Rifrazione della Luce - 2

Il raggio incidente, il
riflesso, il rifratto, e la
normale giacciono tutti
nello stesso piano

L’angolo di rifrazione, θ2,
dipende dalle propertà dei
due mezzi (l’indice di
rifrazione dei mezzi n1, n2
collegati alla velocità della
luce nei mezzi)
3- Piegare i Fasci di Luce
4
E.Sassi, L.A. Smaldone
Legge Rifrazione (Snell)
L’angolo di rifrazione dipende dai
due materiali e l’angolo di incidenza
sinθ1 n 2

 costante
sinθ 2 n 1
Il percorso della luce lungo la
superficie rifrangente è reversibile
Rifrazione a causa delle differenti
velocità della luce, v1 e v2, nei due mezzi
L’indice di rifrazione, n, di un mezzo è:
velocità luce in vuoto c
n

velocità luce in mezzo v
3- Piegare i Fasci di Luce
5
E.Sassi, L.A. Smaldone
Refraction Law and Speeds (of light)
In terms of speeds the law of
refraction becomes:
sin θ1 n 2 c/v 2 v1/c v1




sin θ 2 n1 c/v1 v 2 /c v 2
Snell’s law of refraction is
written in a form symmetric to
the incident and refracted
beams:
n1sinθ1  n 2sinθ 2
3- Piegare i Fasci di Luce
6
E.Sassi, L.A. Smaldone
Tavola di Indici di Rifrazione
Per il vuoto, n = 1
3- Piegare i Fasci di Luce
7
E.Sassi, L.A. Smaldone
L’Importanza della Forma
3- Piegare i Fasci di Luce
8
E.Sassi, L.A. Smaldone
Lenti Convergenti e loro Lunghezza Focale, f
Fasci paralleli passano
attraverso la lente e
convergono nel fuoco.
I raggi paralleli possono provenire da
destra o sinistra della lente. Una lente
sottile ha due fuochi equidistanti dalla
lente, correspondenti a raggi paralleli
provenienti da destra e da sinistra.
Lente sottile: è tale che la distanza tra la superfice della lente ed
il centro della lente è trascurabile rispetto ad f.
3- Piegare i Fasci di Luce
9
E.Sassi, L.A. Smaldone
Lenti Divergenti e loro Lunghezza Focale, f
Fasci paralleli passano
attraverso la lente e
divergono.
Il fuoco è il punto da cui i fasci
sembrano originarsi.
3- Piegare i Fasci di Luce
10
E.Sassi, L.A. Smaldone
Fasci, Raggi e Fronte d’Onda
Nella formulazione
ondulatoria dell’ottica, il
modello matematico di fasci
sottili (raggi) corresponde a
rette perpendicolari ai fronte
d’onda
3- Piegare i Fasci di Luce
11
E.Sassi, L.A. Smaldone
Raggi Paralleli e Fronte d’Onda Piano
Nella formulazione ondulatoria dell’ottica, la lente
introduce un ritardo (dipendente dalla posizione di
incidenza) nel fronte d’onda … cambiando, quindi, la
forma del fronte d’onda stesso
3- Piegare i Fasci di Luce
12
E.Sassi, L.A. Smaldone
Bolle di Sapone … e Macchie d’Olio
Cosa produce questi bellissimi
colori ?
3- Piegare i Fasci di Luce
13
E.Sassi, L.A. Smaldone
Altri Esempi di Bellissimi Colori …
3- Piegare i Fasci di Luce
14