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La luce e le sue caratteristicheLa luce è il fenomeno fisico che permette la visione degli oggetti. I raggi luminosi che si propagano dalla sorgente ad uno schermo, in linea retta, sono completamente invisibili, possono essere resi visibili solo quando intercettano corpi materiali, per esempio particelle di fumo, pulviscolo… un oggetto perfettamente trasparente, colpito dalla luce è invisibile; ai nostri occhi sono visibili soltanto le sorgenti di luce e gli oggetti che diffondono la luce che ricevono dalle sorgenti. Lo studio della luce è antichissimo, ma solo a partire dalla fine del XVII sec. cominciarono a essere elaborati modelli capaci di interpretare la natura dei fenomeni luminosi: una teoria ondulatoria e una teoria corpuscolare. Secondo la teoria ondulatoria, dovuta al fisico olandese C. Huygens (1629-1695), la luce veniva considerata come un insieme di onde; secondo la teoria corpuscolare, formulata da Newton (1642-1727), la luce veniva considerata come composta di corpuscoli di massa diversa, che si propagano in linea retta. |
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Raggi di luce, resi visibili dal pulviscolo appositamente lanciato in aria. |
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Inizialmente la teoria corpuscolare di Newton godette di maggiori favori per la sua semplicità e perché riusciva a spiegare diversi fenomeni: riflessione, rifrazione, i colori…, ma quando vennero studiati i fenomeni dell'interferenza e della diffrazione, la teoria corpuscolare non era più in grado di spiegarli, a differenza di quella ondulatoria, che per questo si impose su quella corpuscolare. Nella seconda metà dell'800, Maxwell avanzò l'ipotesi che la luce fosse un tipo di onda elettromagnetica appartenente a un particolare intervallo di frequenza. Poiché i campi elettrico e magnetico vibrano su piani perpendicolari tra loro e perpendicolari alla direzione del raggio, le onde luminose sono onde trasversali, che si propagano in linea retta nel vuoto alla velocità di circa 300.000.000 m/s. |
Onde elettromagnetiche trasversali. |
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La luce rappresenta quella porzione di radiazione elettromagnetica alla quale è sensibile l'occhio umano, le cui frequenze sono comprese tra circa 4,1.1014 Hz (estremo rosso) e circa 7,5.1014 Hz (estremo violetto), corrispondenti alle lunghezze d’onda 700nm – 400nm: fra questi estremi sono riunite le frequenze corrispondenti ai colori dello spettro luminoso. Comunemente si indica con luce bianca la luce che si riceve dal Sole, o quella emessa da una lampadina a incandescenza: questa luce è in realtà formata dall'insieme di tutti i colori dello spettro. |
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Spettro. |
La riflessione
Ogni giorno ci capita di osservare la nostra immagine in uno specchio o in una superficie molto lucida. Ciò che accade in questo caso è che i raggi di luce, dopo aver attraversato il primo mezzo trasparente, cioè l’aria, incidono sulla superficie dello specchio e tornano indietro, dando l’illusione di un’immagine al di là della superficie riflettente.
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La Riflessione della luce avviene secondo due leggi:
L’immagine virtuale è quella ottenuta dall’intersezione dei prolungamenti dei raggi riflessi. |
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La riflessione. |
Costruzione dell'immagine virtuale. |
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Se la superficie di separazione è liscia e lucida, come quella dello specchio, l’immagine che si viene a formare è uguale all’oggetto reale. 
Riflessione totale sull'acqua. Riflessione totale su specchio. |
Se invece la superficie è scabra, allora i raggi vengono riflessi in maniera irregolare, per cui si percepisce un confuso rinvio di luce, senza che si formi alcuna immagine. Possiamo notarlo nelle due foto.
Riflessione parziale su carta stagnola stripicciata. |
Riflessione parziale sull'acqua in movimento. |
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La rifrazioneSi verifica quando la luce passa da un mezzo a un altro che ha caratteristiche diverse ad esempio dall’aria all’acqua o dall’aria al vetro. Quando il raggio incidente giunge alla superficie di separazione fra due mezzi, viene in parte riflesso e in parte rifratto, proseguendo nel nuovo mezzo di propagazione in una diversa direzione.
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