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1 LA LUCE

2 La luce è la nostra più importante fonte di energia, da cui dipende la vita sul nostro pianeta. Essa ci permette di distinguere le forme, i colori e le caratteristiche di ciò che ci circonda.

3 La struttura della luce La luce è un particolare tipo di onda elettromagnetica che si crea per rapidissima oscillazione di cariche elettriche. Queste onde costituiscono lo spettro elettromagnetico, che indica l'insieme di tutte le possibili frequenze con un ordine di grandezza compreso tra 10 5 e Hz. L'intero spettro è suddiviso nella parte visibile, la finestra ottica, e le parti al contrario non visibili.

4 Le onde che vanno oltre al visibile fino alle onde radio hanno poca energia e non risultano pericolose, invece le radiazioni comprese tra l'ultravioletto e i raggi gamma possono danneggiare gli esseri umani. La luce visibile è solo la porzione compresa tra i 400 e 700 nanometri, con radiazioni di frequenza di Hertz.

5 I colori Il colore non potrebbe esistere senza la luce e, viene interpretato dal cervello come tale, grazie alle differenti lunghezze d'onda. Infatti lo spettro visibile è un insieme continuo di colori, dal rosso delle lunghezze d'onda maggiori con frequenza più bassa, al violetto delle lunghezze d'onda minori con frequenze più elevate.

6 La presenza contemporanea di tutte le componenti della finestra ottica provoca la luce bianca, come si può notare dal disco di Newton. In un cartoncino, radialmente suddiviso in settori, si inseriscono tutti i colori dello spettro solare in modo che appaia bianco. Poi si fa ruotare attorno a un asse, passante per il centro, ad una velocità tale che il colore riflesso all'occhio da ogni settore permanga sulla retina per almeno un 1/10 di secondo.

7 In realtà tutto ciò che viene illuminato restituisce per Riflessione la componente luminosa che non è stata assorbita -Se un oggetto appare bianco significa che riflette tutti i colori; -Se un oggetto appare nero tutti i raggi che lo colpiscono vengono assorbiti e nessuno riflesso; -Se un oggetto è blu vuol dire che assorbe tutte le onde luminose e riflette il colore blu, rimandato ai nostri occhi. I

8 La doppia natura della luce Dopo duecento anni di dibattito scientifico sulla natura della luce, si è accettata la teoria del dualismo onda-particella. La luce presenta quindi un aspetto ondulatorio e uno corpuscolare. L'ipotesi sulla natura ondulatoria della luce è stata dimostrata da Christiaan Huygens con il fenomeno della diffrazione.

9 La diffrazione Se la luce deve passare in una piccola fenditura non si propaga in linea retta, ma si vengono a creare zone chiare e zone scure alternate, dette frange di interferenza. Le frange chiare sono dovute all' interferenza positiva, quindi alle onde in fasi concordanti. Le frange scure sono dovute ad una interferenza negativa, alle onde in fasi discordanti.

10 La diffrazione è un fenomeno associato alla deviazione della traiettoria di propagazione delle onde quando incontrano un ostacolo, e si può osservare anche nell'ambito quotidiano. -Nei piccoli ologrammi del denaro e delle carte di credito; - Nell'effetto arcobaleno creato dalle superfici di DVD; - Colori cangianti dei camaleonti, coleotteri o le ali di molte farfalle.

11 Aspetto corpuscolare La luce è composta da piccole particelle di materia, dette fotoni o quanti, che cedono la loro energia luminosa agli elettroni con cui interagiscono. Tale teoria può essere dimostrata con l'effetto fotoelettrico, scoperto da Philipp Lenard. Si tratta di un dispositivo costituito da una batteria per creare differenza di potenziale tra le due piastre di zinco. E una lampada che riflette un raggio di luce su una di esse, affinchè gli elettroni acquistino l'energia necessaria per distaccarsi dal metallo ed essere attratte dal polo opposto.

12 La luce dell'atomo La luce è stata indispensabile per lo studio della struttura dell'atomo che influenza l'emissione della luce, permettendo così la distinzione tra le varie sostanze. Infatti utilizzando il prisma di Newton si è scoperto che i solidi e i liquidi, portati ad incandescenza, emettono luce bianca che riflessa nella superficie di vetro si scompone, creando uno spettro continuo con tutte le componenti della finestra ottica.

13 Invece i gas rarefatti sottoposti a scarica elettrica producono uno spettro di luce discontinuo in cui si notano solo alcune componenti, le righe di emissione. La formazione delle righe di Balmer è dovuta alla struttura degli elettroni nel nucleo. Secondo il modello di Bohr l'elettrone è al suo stato fondamentale, se il fotone assorbito dall'atomo cede la sua energia ad un elettrone, esso passa ad un livello energetico successivo, cioè allo stato di eccitazione.

14 Dopo un po' l'atomo ritorna allo stato iniziale e cede una parte dell'energia rimanente, rilasciando fotoni con onde luminose. Ciò accade secondo un principio di transizione energetica, quindi ad ogni salto d'orbita corrisponde una riga dello spettro dell'atomo. Atomo di Bohr

15 Adesso riportiamo l'esperimento svolto in laboratorio...

16 Saggio alla fiamma Si tratta di un indagine di tipo qualitativo, in cui l'energia termica sollecita gli atomi delle sostanze a emettere energia sotto forma di luce colorata. E' possibile infatti distinguere i vari elementi osservando la colorazione che impartiscono alla fiamma, in base alla loro struttura interna.

17 Per l'esperimento abbiamo utilizzato: 1. Un becco di Bunsen in cui il gas fuoriesce attraverso un ugello. Esso può raggiungere temperature di C, e se apriamo completamente l'anello girevole otteniamo una fiamma ossidante. 2. Una bacchetta di vetro con filo di acciaio nichel-cromo per prelevare le polveri dal vetrino da orologio (3), immersa prima in acido cloridrico (HCl) per trasformare le sostanze nei corrispondenti cloruri che sono molto volatili, cioè passano facilmente allo stato gassoso

18

19 - Il cloruro di potassio (KCl) impartisce alla fiamma un colore viola tenue. - Ponendo il cloruro di bario BaCl sulla 2 fiamma si ottiene una colorazione verde. KCl

20 - Dopo aver ripulito l'ansa diluiamo lo stronzio con l'acido e notiamo una fiamma rossa a sprazzi. -Invece il cloruro di litio LiCl dà alla fiamma una colorazione Rosso intenso persistente. SrCl 2

21 - Il cloruro di rame CuCl 2 rende la fiamma di un colore azzurro/verde. CuCl 2 - Invece avvicinando alla fiamma il cloruro di CaCl 2 si vede una colorazione arancione.

22 - Il cloruro di sodio NaCl impartisce alla fiamma il colore giallo sfumato in arancione molto persistente. - Con il ferro (Fe) la fiamma crea numerose faville. NaCl Fe

23 - Il magnesio a nastro, se avvicinato alla fiamma, crea una luce bianca (effetto flash). - Infine unendo tutti gli elementi si ottiene un effetto arcobaleno. Mg

24 CLASSE III B - LICEO SCIENTIFICO ANTONINO RUSSO GIUSTI - BELPASSO Anno Scolastico 2015/2016 Prof.ssa Elena Làudani Realizzato da: Cristina Di Pietro Chiara Nicotra Olga De Luca Leonardo Fragapane Salvo Sciacca

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