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LA LUCE
LA RIFLESSIONE
Consideriamo un raggio di luce che si propaga in un blocco di vetro.
Poiché l’ indice di rifrazione del vetro è maggiore di quelli ad aria,
quando il raggio esce dal vetro rifrange allontanandosi dalla
perpendicolare alla superficie di separazione dei due mezzi attraversati.
Oltre al raggio rifratto si forma anche un debole raggio riflesso dentro al
vetro.
Si chiama angolo limite quel valore dell’ angolo d’ incidenza a cui
corrisponde un angolo di rifrazione pari a 90 gradi.
L’ angolo limite dipende dal materiale.
ANGOLO LIMITE
Al di sopra dell’ angolo limite, il fascio di luce che per angoli minori era
suddiviso tra raggio rifratto e raggio riflesso confluisce tutto nel raggio
riflesso dentro al vetro. È questo il fenomeno della riflessione totale.
LA RIFLESSIONE TOTALE
IL PRISMA
Un prisma altro non è che un pezzetto di vetro di forma , tipo “piramide”. In questo caso i due mezzi dove solitamente viaggia la luce sono: l’aria e il vetro.
La luce bianca entrando nel prisma si separa nei suoi colori costituenti per effetto della rifrazione il cui angolo
dipende dalla lunghezza d’onda e uscendo di nuovo nell’aria tale separazione è ulteriormente accentuata.
Ad ogni lunghezza d'onda corrisponde un colore diverso.
IL PRISMA
Nella forma più semplice il periscopio è un tubo alle cui estremità vi sono degli specchi paralleli tra loro e posti ad
un angolo di 45° rispetto alla linea passante per essi. In quelli più complessi è costituito da un insieme di prismi
che riportano la visione su un piano diverso da quello iniziale, permettendo così di esplorare l’intero giro
dell’orizzonte da parte di un osservatore che si trovi in una posizione in cui la visibilità diretta non sia possibile
(sottomarino) o sia pericolosa.
PERISCOPIO
COME FUNZIONA IL PERISCOPIO?
COME FUNZIONA IL PERISCOPIO?
Il funzionamento del periscopio si basa sulla riflessione della luce.
Ogni specchio riflette la luce secondo un angolo uguale a quello con cui la luce lo colpisce.
Nel periscopio la luce colpisce lo specchio superiore con un angolo di 45 gradi e la riflette con lo stesso angolo, andando a colpire lo specchio
inferiore. Questa luce riflessa colpisce il secondo specchio sempre con un angolo di 45 gradi e la riflette nuovamente con lo stesso angolo, giusto
nel tuo occhio.
DENTRO CIASCUN PRISMA, IL RAGGIO COLPISCE LA FACCIA INCLINATA CON UN ANGOLO SUPERIORE ALL’ANGOLO LIMITE QUINDI
VIENE RIFLESSO TOTALMENTE.
LE LENTI
Come nel caso degli specchi, anche per le lenti possiamo definire l’asse ottico come la retta che congiunge i
centri delle superfici sferiche che costituiscono la lente; il centro O come il punto dell’asse ottico che è
equidistante dalle pareti della lente, e la distanza focale come la distanza che separa il fuoco dal centro O.
Asse verticale: divide la lente simmetrica in due metà uguali ed è perpendicolare all'asse principale.
Fuoco: è il punto in cui i raggi convergono.
Lunghezza focale: è la distanza tra il centro di una lente e il suo fuoco
Raggi di curvatura di una lente, sono i raggi delle sfere cui le calotte che costituiscono la lente appartengono.
Asse principale è l'asse che congiunge i centri di tali sfere. L'asse ottico è una linea immaginaria che definisce
il percorso lungo il quale la luce si propaga attraverso il sistema.
Centro ottico è il punto in cui l'asse ottico incontra la lente. Il centro ottico di una lente è, per definizione, il punto
posto sull'asse principale in cui un raggio luminoso, attraversandolo, non subisce alcuna deviazione.
LE LENTI SFERICHE
La lente è un qualsiasi corpo trasparente limitato da due superfici curve o da una superficie piana e una curva in
grado di modificare la traiettoria di un raggio luminoso che la attraversi. Grazie a questa proprietà può formare
immagini, reali o "virtuali", di oggetti.
Una lente sferica è un corpo tridimensionale costituito da materiale trasparente delimitato da due superfici sferiche.
Come dice il nome stesso, è una superficie sferica che può essere bombata verso l’esterno, o concava verso
l’interno: in base a questo la lente potrà ingrandire o rimpicciolire l’immagine che vi viene riflessa.
DISTANZA FOCALE
DISTANZA FOCALE
E’ possibile determinare la lunghezza focale di una lente convergente facendo un piccolo esperimento:
1 prendere una lente di ingrandimento ed esporla ai raggi solari
2 mettere dietro alla lente un foglio di carta
3 appena si forma un cerchietto luminoso sul cartoncino, variare la distanza dalla lente in modo che il cerchietto
diventi puntiforme; si noterà che i raggi solari convergono in un punto detto fuoco. La distanza tra la lente e il
foglio di carta rappresenta la distanza focale.
LE LENTI
un qualsiasi corpo trasparente limitato da due superfici curve o da una superficie piana ed una curva, in grado di modificare la traiettoria di un raggio luminoso che la attraversi.
Le lenti si distinguono
LENTI CONVERGENTI
riconoscibili per una forma più spessa al centro e più sottile ai bordi
A loro volta le lenti convergenti si suddividono in biconvesse, piano-convesse e menisco-convesse
la linea immaginaria che definisce il percorso lungo il quale
la luce si propaga attraverso il sistema
il punto in cui convergono i raggi che provengono paralleli all’asse ottico
Per costruire geometricamente l'immagine prodotta da una lente è sufficiente tenere presente che:
1) Il raggio passante per il centro ottico attraversa la lente senza essere deviato.
2) Un raggio parallelo all'asse principale viene deviato sul fuoco della lente.
3) Un raggio che passa per il fuoco è deviato parallelamente all'asse principale.
E andiamo ora ad analizzare il tipo di immagine prodotta da una lente convergente quando si considera un oggetto esteso, che graficamente rappresentiamo mediante una freccetta.
L'immagine dipenderà dalla distanza dell'oggetto dalla lente. Indichiamo con F1,F2 i due fuochi principali della lente e con C il centro ottico.
Situazione 1: Oggetto distante dalla lente più del doppio della distanza focale
Situazione 2: L'oggetto è ad una distanza doppia di quella focale.
L'immagine è capovolta ma delle stesse dimensioni dell'oggetto, posta in 2F2.
L'immagine è capovolta, rimpicciolita e posta dall'altra parte della lente tra F2 e 2F2 .
Situazione 3: L'oggetto è fra 2F1 e F1
Situazione 4: Oggetto posto nel fuoco della lente
L'immagine è capovolta, ingrandita e ad una distanza maggiore del doppio di quella focale.
L'immagine appare all'infinito, ingrandita al massimo e capovolta.
Situazione 5: Oggetto posto tra il fuoco e la lente.
L'immagine stavolta è virtuale; compare dalla stessa parte dell'oggetto, diritta e ingrandita rispetto ad esso.
Una lente divergente devia i raggi di luce paralleli all’ asse ottico in modo che i loro prolungamenti passano per il fuoco . L’immagine che si ottiene è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita.
LENTI
DIVERGENTI
riconoscibili per una forma più spessa ai bordi e più sottile al centro
L'INGRANDIMENTO
L’ingrandimento lineare G viene definito come il rapporto tra l’altezza dell’ immagine e quella e dell’oggetto:
G = H’/h = A’B’/ AB
Per le lenti sottili vale la stessa formula :
G = - q/p
Il valore di G è positivo o negativo in base alle immagini (diritte o capovolte).
FORMULA PER LE LENTI SOTTILI
p: distanza oggetto;
q: distanza immagine;
f: distanza focale.
Le distanze sono misurate dal centro O della lente. q > 0 se l’immagine è dalla parte opposta rispetto all’oggetto.