PREMIO CESARE BONACINI LA LUCE

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1 PREMIO CESARE BONACINI LA LUCE Luce, colore e visione del mondo: lo spettro visibile dellapercezione dei colori, ovvero esperimenti ed indagini qualitative sui colori del mondo. Scuola secondaria di primo grado Don Piero Pointinger viale Rimembranze 7, Rovagnate (LC) Classe 2 D SECONDO PREMIO Motivazione: Nel percorso didattico si è raggiunto in modo coerente e facilmente riproducibile un buon equilibrio tra la parte sperimentale e la parte teorica. GLI STUDENTI: Albergati Alberto, Bonanomi Veronica, Colombo Deborah, Colombo Martina, Dadda Ruben, Fumagalli Giada, Fumagalli Luca, Fumagalli Mattia, Galbusera Mauro, Gilardi Oscar, Limonta Serena, Mandelli Elio, Manzoni Francesca, Mauri Stefano, Montanelli Jacopo, Orsanigo Jonathan, Pennati Mattia, Pirovano Giulia, Scarpellini Andrea, Spreafico Alessia, Suffia Laura, Tomì Stefano. DOCENTE: Cogliati Mirella

2 Relazione dell insegnante sul lavoro La classe ha lavorato sulla luce durante l'anno scolastico 2007/08 con un metodo completamente sperimentale Ogni nuova acquisizione di informazioni è stata fatta attraverso esperienze sperimentali. Ogni esperienza è stata seguita da una discussione e dalla stesura di un verbale da parte degli studenti. I verbali sono stati letti e discussi in classe. A volte gli studenti stessi hanno proposto le esperienze che ritenevano necessarie per capire gli argomenti proposti. Il libro è stato utilizzato solo alla fine delle esperienze sperimentali e non ci sono state difficoltà a capire ciò che vi era scritto. Il lavoro che per i ragazzi è stato più difficoltoso è stato quello sulle ombre. In realtà la parte sperimentale sulle ombre è stata più vasta rispetto a quanto proposto in questa sintesi. Gli argomenti più difficili da affrontare con gli studenti sono stati: tridimensionalità del cono d'ombra e del cono di luce posizione del sole e direzione dell'ombra rapporto fra luce e calore Durante tutta la fase di studio la cosa che mi ha più colpito è stata la capacità di tutti gli studenti di esporre, in modo più o meno accurato, un argomento difficile e vasto come quello della luce. Durante ogni fase di studio gli studenti hanno steso delle mappe concettuali che li hanno aiutati a capire le parole chiave, le connessioni fra concetti diversi, le strade percorse per andare da un concetto ad un altro. Anche queste mappe sono state stese da tutti, ognuno secondo le sue possibilità, e ne abbiamo allegate alcune per provare che ognuno ha potuto lavorare secondo le proprie attitudini e capacità. Sono molto soddisfatta del lavoro che i ragazzi hanno fatto e ne ho avuto la riprova anche in fase di verifica, visto che non ci sono state insufficienze. Mirella Cogliati

3 Introduzione Abbiamo iniziato tutto da una domanda cioè: dove stanno i colori?. Alcuni di noi hanno risposto: nella luce, e altri: nelle cose tridimensionali. Ci siamo soffermati sullo studio di come vediamo i colori e abbiamo scoperto che il processo per cui si possono vedere gli oggetti si chiama VISIONE e che quest'ultima è una relazione tra LUCE, OGGETTI e OCCHIO. Quindi ci siamo soffermati a studiare questi 3 elementi. LA LUCE La luce è prodotta da una SORGENTE: questa può essere primaria o secondaria. Una sorgente secondaria, come, ad esempio la luna, riflette una luce proveniente da una sorgente primaria. Una sorgente primaria, invece, produce la luce da sola come le lampadine e il sole. Quest'ultimo è una stella ed è grazie a lui che c'è vita sulla terra. Il sole fa arrivare la luce sulla terra in linea retta (durante il solstizio d'inverno, abbiamo misurato un angolo massimo della direzione della luce col terreno di 26, mentre durante l'equinozio autunnale l angolo è maggiore) ed impiega circa 8 minuti per arrivare sulla terra. Quando i raggi del sole colpiscono un oggetto formano l'ombra. Noi chiamiamo ombra una sagoma scura sul terreno, ma in realtà quella è solamente una proiezione dell'ombra, l'ombra è tridimensionale e quindi occupa lo spazio dall oggetto fino al terreno. La luce contiene i COLORI, infatti, quando c'è mancanza di luce noi non vediamo i colori. Si può anche vedere facendo un semplice esperimento: prendendo un prisma e mettendolo al sole rialzandolo dal suolo, questo scompone la luce e quindi sul piano (possibilmente bianco) si vedono i colori. I COLORI I colori vengono individuati con le LUNGHEZZE D'ONDA, perché ad ogni colore è abbinata una ben precisa lunghezza d'onda. Queste lunghezze si indicano con una lettera greca: la lambda (λ), e sono rappresentate in un grafico chiamato SPETTRO.

4 Lo spettro si divide in VISIBILE e NON VISIBILE. La parte del visibile va dal violetto al rosso. Questi colori riescono a vederli gli uomini, gli uccelli e i rettili. Il serpente vede anche gli infrarossi. Quando mischiamo i colori con le tempere (le tempere sono PIGMENTI) più ne mischiamo più i colori diventano scuri, questa è chiamata SINTESI SOTTRATTIVA. OGGETTO La luce, infatti, arriva sugli oggetti ed ognuno di essi ha una REAZIONE diversa. Quando la luce colpisce un oggetto, nella maggior parte dei casi forma l'ombra perché l'oggetto assorbe la luce. In altri casi, l'oggetto lascia passare la luce, come, ad esempio un vetro, e in altri casi ancora l'oggetto lascia passare una parte di luce e ne trattiene una parte. Per questo motivo, gli oggetti, si dividono in: OPACHI quando non lasciano passare la luce; TRASLUCIDI quando lasciano passare solamente una parte di luce; TRASPARENTI quando lasciano passare tutta la luce. La luce arriva sull'oggetto, questo trattiene tutti i colori che assorbe e riflette i colori che noi vediamo. L OCCHIO L'occhio è un ORGANO DI SENSO ed è strettamente collegato con il sistema nervoso grazie al nervo ottico. Quando noi parliamo comunemente diciamo che l'occhio ci permette di vedere, invece è un organo che invia segnali al CERVELLO: è grazie a quest'ultimo che noi vediamo. Dall'occhio entra la luce, più precisamente da un foro: la PUPILLA. Questa si dilata e si restringe a seconda dell'intensità della luce. Poi la luce passa nel cristallino, dove avviene un accomodamento (il cristallino modifica la propria forma e curvatura) per poi farla arrivare sulla RETINA, la parte da cui dipende la visione. La retina è formata da due tipi di cellule: i CONI, per la visione diurna. Ci sono tre tipi di coni che contengono 3 tipi di pigmenti, ad ognuna di queste cellule è assegnata una ben precisa lunghezza d'onda. Ogni tipo di cono si sbianca quando noi guardiamo un oggetto della sua stessa lunghezza d'onda e più l'oggetto è luminoso, maggiore è lo schiarimento del cono (quando noi guardiamo il sole, il cono della lunghezza d'onda del giallo si schiarisce molto). Durante questo schiarimento si producono delle SOSTANZE CHIMICHE che poi, attraverso il NERVO OTTICO, arrivano al cervello i BASTONCELLI, per la visione notturna. Questi sono sensibili alla luce e non ai colori. Per capire questo argomento la nostra classe ha svolto molti esperimenti. Presentiamo qui di seguito il lavoro svolto in classe.

5 LA LUCE E LE OMBRE Abbiamo fatto un esperimento sull ombra proiettata dal sole sul terreno e sul cono d ombra. Siamo scesi in cortile e abbiamo messo una persona con le spalle al sole, le abbiamo disegnato l'ombra (fig.1) con un gesso e dopo 5 minuti abbiamo notato che l'ombra si allungava. In seguito abbiamo attaccato uno spago sulle spalle della persona e sulle spalle dell'ombra sul terreno; poi lo abbiamo attaccato sulla testa della persona e sulla testa dell'ombra sul terreno, per vedere l'angolo che si formava. In entrambe le misure si formavano angoli uguali. Fig.2 Fig.1 Poi abbiamo messo una persona più alta con le spalle al sole e dentro la sua ombra altre persone (fig.2): queste persone erano completamente all'ombra e abbiamo notato che l'ombra è tridimensionale. Nella figura si vede come una di noi è completamente dentro il cono d'ombra della compagna, mentre l'altra è un po' dentro e un po' fuori. Conclusioni: - l'ombra si allunga e si accorcia secondo i movimenti del sole nel cielo. - l ombra occupa lo spazio tridimensionale e non solo il piano su cui la vediamo. ACCHIAPPALUCE Abbiamo fatto un esperimento sui raggi solari durante l' equinozio di primavera. L' acchiappaluce è un tubo. Siamo scesi in cortile e abbiamo messo una persona con le spalle al sole con in mano il tubo. Doveva fare in modo che un fascio di luce entrasse nel tubo riflettendosi sul suolo e formando un cerchio di luce contornato dall ombra del tubo. Conclusione: i raggi solari arrivano sulla terra in linea retta

6 La luce Pigmenti + Pigmenti Per compito la professoressa Cogliati ci ha detto di mischiare tutti i colori primari (giallo,rosso, blu) e ci ha detto di vedere cosa si otteneva. Ecco che cosa si ottiene: Giallo Primario + Rosso Magenta = Rosso chiaro 1 goccia 1 goccia Blu Cyan + Giallo Primario = Verde 1 goccia 1 goccia Blu Cyan + Rosso Magenta = Viola chiaro 1 goccia 1 goccia Rosso Magenta + Giallo Primario + Blu Cyan = Grigio 1 goccia 1 goccia 1 goccia Successivamente bisognava mescolare i colori primari con il Verde. Ecco che cosa si ottiene: Rosso Magenta + Verde Franc = Viola 1 goccia 1 goccia Blu Cyan + Verde Franc = Verde scuro 1 goccia 1 goccia Giallo Primario + Verde Franc = Verde chiaro 1 goccia 1 goccia Abbiamo capito che mescolando i pigmenti si ha una sintesi sottrattiva nero. Più sommi colori (pigmenti) più assorbi luce. A scuola abbiamo anche fatto un lavoro sui pigmenti, mescolando tutti i colori (sia primari che secondari) non usando però il nero e il bianco (figura 1). Siamo stati attenti a non usare troppa tempera (1 goccia). In più un gruppo di ragazzi ha fatto un cartellone sui pigmenti (figura 2). Figura 1 Figura 2

7 Luce + luce Abbiamo provato a mescolare anche colori di luce. Abbiamo preso delle lampadine di colori diversi: verde, blu, rosso e giallo. Siamo andati nell'aula di fotografia e abbiamo preso un lenzuolo bianco. Abbiamo spento la luce e chiuso la porta. Quando eravamo completamente al buio abbiamo acceso due lampadine, una di colore giallo e una di colore verde e le abbiamo puntate La luce sul telo. Mescolando verde e giallo abbiamo ottenuto un giallo molto chiaro. Abbiamo provato a fare altri esperimenti con diversi colori: rosso + verde = giallo; blu + rosso = violetto, quasi bianco; blu + giallo = giallo molto chiaro; verde + blu = verde acqua chiaro Abbiamo provato anche con tre colori. Abbiamo provato a mescolare il rosso, il giallo e il blu. Abbiamo ottenuto un colore molto, molto chiaro, quasi bianco. Anche mescolando il rosso, il blu e il verde abbiamo ottenuto un colore quasi bianco. Conclusioni: Mescolando colori scuri di luce ottengo colori chiari. Mescolando colori di luce si ha una sintesi sommativa, cioè si va verso il bianco. Più colori di luce mescoliamo più il colore che otteremo sarà il bianco.

8 Luce + Pigmenti Abbiamo provato a mescolare colori di luce con vari pigmenti. Abbiamo preso delle lampadine colorate (bianca, rossa, blu) e dei cartoncini (verde, blu, rosso, nero, giallo, bianco). Abbiamo spento la luce e acceso una lampadina per volta facendo passare i cartoncini. Ecco i risultati: Pigmenti / luce Bianca Blu Rossa Verde Verde Verde chiaro Rosso Blu Blu Blu Viola Rosso Rosso Nero Arancio Nero Nero Nero Nero Giallo Giallo Giallo Arancio Bianco Bianco Bianco Rosato Poi abbiamo spento la luce e non si distinguevano i colori. Conclusioni: *Senza luce i colori non si distinguono. *Con la luce rossa spariscono il blu e il verde. *Con la luce blu sparisce il rosso. *Con la luce bianca i colori non cambiano In questo cartellone sono rappresentati i colori che abbiamo trovato noi nell'aula di fotografia mischiando le luci con i pigmenti di color rosso, blu, la luce al neon, bianco, giallo. In queste immagini è rappresentato lo stesso foglio con luci di diverso colore. Con questo esperimento il colore del cartoncino cambia sempre.

9 La luce è costituita da raggi Per vedere i raggi che costituiscono la luce abbiamo usato una vaschetta contenente acqua e un goccio di latte, e un raggio laser. Normalmente del raggio laser si vedono il punto di partenza e il punto di arrivo; utilizzando questa vaschetta siamo riusciti a vedere anche il suo percorso e abbiamo visto che è un percorso rettilineo. Questa cosa l'avevamo già capita facendo il lavoro sulle ombre perchè i contorni delle ombre stesse erano nitidi, ora ne abbiamo avuto la conferma. Per studiare questi argomenti abbiamo costruito le nostre mappe che ci hanno permesso di collegare le varie parti del discorso e di memorizzare e spiegare le parole chiave che abbiamo utilizzato.

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14 LA STRUTTURA Per finire abbiamo studiato l'occhio L'occhio è un organo di senso molto sviluppato che capta quella parte di luce compresa tra il rosso e il violetto. La luce quando arriva all'occhio raggiunge per prima la PUPILLA: il foro centrale che a seconda dell' intensità della luce si restringe o si rilassa; poi colpisce il CRISTALLINO che modifica la propria curvatura per permettere ai fasci luminosi di portare correttamente l'immagine sulla retina, è situato dietro la pupilla e divide l'occhio in due camere: l'umor acqueo e il corpo vitreo; successivamente la luce arriva alla RETINA formata da 2 tipi di cellule nervose: CONI E BASTONCELLI. I coni per la visione diurna, i bastoncelli per la visione notturna. I bastoncelli sono più sensibili alla luce ma non vedono i colori. Grazie a queste cellule l'immagine può essere trasformata in informazioni che raggiungono il cervello mediante il nervo ottico. Sulla retina la luce si trasforma in energia nervosa e continua il suo viaggio attraverso il nervo ottico fino al cervello. La visione Noi vediamo i colori perchè la luce, quando cade sugli oggetti, viene assorbita in parte. La parte che non viene assorbita viene riflessa ai nostri occhi. Per esempio un oggetto rosso assorbe tutti i colori che stanno nella luce tranne il rosso che respinge ai nostri occhi. C'è un caso in cui, però, noi non vediamo i colori come sono, per assenza di luce. In assenza di luce nessun oggetto riflette niente, e, di conseguenza, noi non vediamo niente. Ci sono due colori neutri che sono il bianco e il nero. Il nero assorbe tutti i colori e a noi non rimanda niente mentre il bianco non assorbe nessun colore e rimanda tutto a noi che così vediamo bianco. Per questo si dice che indossando i vestiti bianchi si ha meno caldo, perchè assorbono meno luce e di conseguenza meno calore. occhio

15 UN ESPERIMENTO INVENTATO DA NOI TEST QUALITATIVO La nostra classe ha deciso di fare un test qualitativo sul rapporto fra piante e luce. Abbiamo costruito 3 serre con carta di differenti colori: rossa, blu, verde. Ogni serra aveva all'interno un contenitore con 4 semi di mais (Zea mays) e 4 semi di lenticchia (Lens esculenta). Ogni serra aveva lo stesso apporto di acqua e luce. Abbiamo confrontato la crescita delle piante nelle diverse condizioni luminose per circa un mese e abbiamo ottenuto i seguenti risultati (le comparazioni sono fatte con la luce bianca). Colore della luce Luce bianca Luce rossa Luce blu Luce verde Colore delle Lenticchie più chiare Lenticchie gialle Lenticchie bianche Verdi e brillanti piante Mais stessa altezza Mais giallo Mais giallo Mais più alto delle Lenticchie più alte del Altezza delle Lenticchie più Stessa altezza per mais lenticchie (Più alte mais piante alte del mais e lenticchie (Più alte di di quelle sotto luce (Più alte di quelle sotto quelle sotto luce bianca) bianca) luce bianca) Germinazione Stato delle piante Tutti i semi sono germinati Entrambe turgide con molte foglioline Tutte le lenticchie sono germinate 3 mais germinati Mais ha piante forti Lenticchie con fusto piegato Tutto il mais germinato 2 Lenticchie germinate Lenticchie con cima spezzata Conclusioni Le piante crescono più velocemente sotto luce colorata. La luce bianca favorisce la fotosintesi e produce piante più forti e turgide. Le piante germinano in percentuale inferiore sotto luci colorate. 3 mais germinati Lenticchie non germinate Mais e Lenticchie con fusto piegato BIBLIOGRAFIA 1) LUCE COLORE VISIONE, Andrea Frova, BUR 2) Esplora, Milli Tanara Ubertazzi, De Agostini 3) http//pctidifi.mi.infn.it 4) 5)