La luce - Il Liceo “G. Cesare

Unità 9
I raggi luminosi
1. La luce
La luce è un'onda elettromagnetica, ma per
studiare alcuni fenomeni ottici basta considerarla
un insieme di raggi luminosi.
Un raggio luminoso è un fascio di luce molto
sottile che si propaga in linea retta.
Le sorgenti di luce
I corpi luminosi o sorgenti di luce sono quelli che
emettono luce.
•
I corpi illuminati ricevono i raggi luminosi e li
diffondono in tutte le direzioni fino ai nostri occhi.
•
Corpi illuminati:
•
opachi: non fanno passare i raggi;
•
trasparenti: fanno passare i raggi;
•
traslucidi: fanno passare la luce
ma non si vede la sorgente
(es. carta, vetro smerigliato)
La propagazione rettilinea della luce
Mettiamo una moneta davanti ad una sorgente
luminosa.
L'esperimento conferma che i raggi luminosi si
propagano in linea retta.
La propagazione rettilinea della luce
La propagazione rettilinea è confermata anche
dal fenomeno delle eclissi di Sole: quando la
Luna scherma i raggi solari, nel cono d'ombra c'è
l'eclissi totale, nella zona in penombra l'eclissi
parziale.
La velocità della luce
La luce si propaga in tutti i mezzi trasparenti e
anche nel vuoto.
Nel Sistema Internazionale la velocità della luce
nel vuoto è
Nell'aria la luce viaggia a velocità molto vicine a c,
perciò si può usare per vuoto e aria:
Nella teoria della relatività c è la massima velocità
raggiungibile in natura.
3. La riflessione e lo specchio piano
Inviando un raggio luminoso su una lamina
metallica liscia, da essa emerge un raggio
riflesso.
La riflessione e lo specchio piano
Leggi sperimentali della riflessione:
Prima legge: il raggio incidente, il raggio riflesso e
la perpendicolare alla superficie nel punto
d'incidenza sono rette sullo stesso piano.
Seconda legge: l'angolo d'incidenza e l'angolo di
riflessione sono uguali.
Le due leggi sono valide anche
per superfici irregolari, da cui
la luce viene diffusa in ogni
direzione.
Lo specchio piano
Le leggi della riflessione spiegano come si forma
l'immagine di un oggetto riflessa da uno specchio
piano.
Lo specchio piano
I due triangoli grigi sono congruenti per il secondo
criterio. Perciò d = d'.
L'immagine riflessa è:
•
virtuale (in quel punto non c'è);
•
simmetrica rispetto all'oggetto reale.
7. La rifrazione
Un oggetto immerso parzialmente nell'acqua ci
appare spezzato: questo perché i raggi luminosi
deviano il loro percorso quando passano da un
mezzo trasparente all'altro.
Questo fenomeno è detto rifrazione.
La rifrazione
L'indice di rifrazione
Quando c'è rifrazione c'è anche
un raggio riflesso che per
semplicità non si disegna.
Il fenomeno della rifrazione
dipende dall'indice di rifrazione
di ciascun mezzo:
Le leggi della rifrazione
Leggi sperimentali della rifrazione
Prima legge: il raggio incidente, il raggio rifratto e
la perpendicolare alla superficie nel punto
d'incidenza sono rette sullo stesso piano.
Seconda legge: il rapporto tra il seno dell'angolo
d'incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è
uguale al rapporto tra l'indice di rifrazione del
secondo mezzo e quello del primo.
Le leggi della rifrazione
Fenomeno dell'immagine spezzata: la deviazione
dei raggi nel passaggio acqua-aria determina una
posizione apparente della sorgente (l'oggetto)
diversa da quella reale, data dai prolungamenti
dei raggi luminosi.
La dispersione della luce
La scomposizione cromatica di un fascio di luce
bianca fu studiata da Isaac Newton.
La luce bianca è la sovrapposizione dei diversi
colori dello spettro.
La dispersione della luce
La dispersione cromatica è dovuta al fatto che
l'indice di rifrazione di ogni sostanza trasparente
dipende dal colore della luce che la attraversa.
Ogni raggio subisce due rifrazioni, una in entrata
e una in uscita dal prisma. (δ=angolo di
deviazione)
Arcobaleno: dispersione dei
raggi solari da parte delle
gocce di pioggia.
8. La riflessione totale
Un raggio di luce passa dal vetro all'aria: c'è il
raggio rifratto e un debole raggio riflesso.
La riflessione totale
L'angolo limite è quell'angolo d'incidenza per cui
l'angolo di rifrazione è uguale a 90°.
•
Per incidenze oltre
riflessione totale.
•
l'angolo
limite,
si
ha
Il fenomeno si ha quando il primo mezzo ha un
indice di rifrazione maggiore del secondo.
•
Nel diamante la luce
subisce molte riflessioni
totali prima di uscire.
La riflessione totale
Se il secondo mezzo è l'aria si hanno i seguenti
valori (luce gialla).
Immagini apparenti di
oggetti nell'aria,visti
dall'acqua, dovute alla
riflessione totale.