L

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Linsegnamento della fisica e delle scienze nella
scuola proposte operative per un approccio
laboratoriale low-cost no cost
progetto SCIENTIA MAGISTRA VITAE
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• Raggi, Fasci di Luce ed Ombre

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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!

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Oggetti luminosi
( producono luce)

• 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
  donda.

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Oggetti NON luminosi
( oggetti illuminati)
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
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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)
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Sorgente di Luce estesa
Due sorgenti puntiformi appaiono così !
Possiamo immaginare una sorgente estesa come un
insieme di sorgenti puntiformi
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Sorgenti di Luce puntiformi ed estese
? una sorgente puntiforme
una sorgente estesa ?
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Oggetti Trasparenti ed Opachi
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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.
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Ombre appaiono quando i fasci sono bloccati
Fasci NON bloccati dal libro
Fasci BLOCCATI dal libro
bloccati
Cosa succede allombra se allontaniamo il libro
dal muro ?
Le due parti di penombra sono illuminati solo da
una lampada. Lombra non è illuminata da alcuna
sorgente. La regione luminosa riceve luce da
entrambe le lampadine.
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Ombra Penombra
La luce da B non raggiunge questa penombra
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!
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Ombre da Sorgenti Estese
Due sorgenti producono due ombre. La regione di
sovrapposizione è lombra. La penombra è
illuminata dai fasci di una sola sorgente.
Ancora ombre
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Eclisse di Sole Visto dallo Spazio
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Uso delle Ombre in Medicina
La radiografia altro non è che la foto dellombra
dei raggi X.
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LOmbra 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.
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Sorgenti ed Oggetti Estesi
Un oggetto esteso" consta di tante piccole parti
che possiamo considerare punti. Ciascun punto
dellooggetto emette o riflette fasci in tutte le
direzioni (a meno che loggetto non sia uno
specchio)
MOLTI fasci riflessi proven- gono 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
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Più Fasci raggiungono il Naso, più Luminoso sarà
Sorgente 2

• 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 1
Fasci riflessi della sorgente 1
Fasci riflessi della sorgente 2
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Immagine? (dal Devoto-Oli)
Immagine figura di un oggetto luminoso fornita
da uno strumento ottico ogni suo punto è
lincontro dei raggi provenienti solo da un
corrispondente punto delloggetto o loro
prolungamenti
Sistema Ottico
Unimmagine 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 delloggetto
raggiungono tali punti
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Immagine Virtuale ?
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.
Sistema Ottico
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
dellinterpretazione dei fasci noi
istintivamente consideriamo i fasci che entrano
nel nostro occhio viaggianti in linea retta anche
se sono fasci deviati!
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Camera Oscura (usando i raggi)

• Una immagine reale si forma su uno schermo quando
  uno o più raggi da ciascun punto delloggetto
  raggiunge i correspondenti punti sullo schermo e
  nessun altro raggio da altri punti dello oggetto
  raggiunge questi punti

Camera Oscura
Immaginelampada
Lampada

• Notare che limmagine è rovesciata (sotto-sopra)
  ed invertiva (destra-sinistra).

La camera oscura funziona bloccando fasci
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Metodo Geometrico
Individuare limmagine tracciando raggi.
Tracciare raggi dalloggetto, attraverso il foro,
nella camera per costruire limmagine, non
fidarsi della propria intuizione!

• Limmagine di Alex è più piccola o più grande del
  reale Alex?
• Piccola
• Grande
• Uguale

• Limmagine di Alex è più piccola o più grande del
  reale Alex?
• Piccola
• Grande
• Uguale

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Dimensione del Foro
Più Grande è il foro, più luminosa e meno nitida
è limmagine ! diametro ottimale del foro (Lord
Rayleigh)
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Camere Oscure a Gulu (nord Uganda)
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Camere Oscure naturali