UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTA DI SCIENZE MM.FF.NN. SCUOLA DI PERFEZIONAMENTO IN METODOLOGIA DIDATTICA DELLA FISICA LUCE COLORE VISIONE

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1 UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI PADOVA FACOLTA DI SCIENZE MM.FF.NN. SCUOLA DI PERFEZIONAMENTO IN METODOLOGIA DIDATTICA DELLA FISICA LUCE COLORE VISIONE RELATRICE : PROF. MARIA BERTOLOTTI ANNO ACCADEMICO 2002/2003 1

2 INDICE INTRODUZIONE METODOLOGIA PERCORSO DIDATTICO SCHEMA PERCORSO DIDATTICO SCHEMA STUDIO FISICO DELLA LUCE SCHEMA MULTIDISCIPLINARE QUESTIONARIO SCHEDE DI LAVORO,COMMENTI,RELAZIONI ALUNNI SCHEDE DI LAVORO: VEDERE ATTRAVERSO L' ARIA : 1)gli attori della visione 2)tutti i corpi fanno luce? 3)la luce si vede? 4)dalla macchia di luce al fascio di luce 5)come si propaga la luce 6)se due fasi di luce si incontrano cosa succede? 7)come è la tua ombra in una giornata di sole, di nebbia, di luce? 8)Test di verifica 1 SCHEDE DI LAVORO: L' OCCHIO INGANNATO 1)l' occhio ingannato 2

3 2)vedere attraverso vedere riflesso SCHEDE DI LAVORO: RIFLESSIONE, DIFFUSIONE, RIFRAZIONE 1)riflessione : cosa fa la luce (scheda1) 2)riflessione: cosa fa la luce (scheda2) 3)riflessione : cosa vede l' occhio 4)rifrazione : cosa vede l' occhio 5)rifrazione : cosa fa la luce 6)test di verifica 2 (riflessione e rifrazione) 7)test di verifica 3 (riflessione totale) SCHEDE DI LAVORO:IL COLORE DELLA LUCE 1)scomposizione della luce bianca 2)il colore degli oggetti 3)sovrapposizione di luci colorate 4)il tavolo colorato :uso dei filtri 5)test di verifica 4 COSA NE PENSANO GLI ALUNNI CONCLUSIONI RINGRAZIAMENTI BIBLIOGRAFIA 3

4 INTRODUZIONE Il seguente lavoro propone un itinerario per affrontare lo studio di base dei fenomeni luminosi dal punto di vista fisico e interpretare la vastissima esperienza quotidiana legata alla vista. Gli argomenti di fisica affrontati si situano per la maggior parte nell 'area tradizionale indicata come ottica geometrica. La proposta di lavoro è rivolta a studenti del secondo anno di un ITG progetto 5 che prevede per fisica tre ore settimanali ed è inoltre inserita in un progetto multidisciplinare che coinvolge le materie di chimica,scienze, matematica, tecnologia delle costruzioni.in tal modo gli studenti hanno la possibilità di studiare i fenomeni luminosi anche da altri punti di vista sottolineandone le connessioni indispensabili per interpretarli in un quadro più generale. La ricerca didattica ha messo in evidenza ed analizzato le difficoltà di ottenere un apprendimento significativo in questo come in altri ambiti della fisica. In particolare, si è constatato che spiegare e capire la fisica dei fenomeni luminosi richiede un percorso lungo,complesso ed interdisciplinare che può essere portato avanti lungo l ' arco scolastico con metodi e tempi rispettosi dei modi di apprendere e delle esigenze cognitive, emotive, affettive che caratterizzano gli allievi delle diverse età. L' itinerario didattico è stata realizzato cercando di tenere conto dei problemi di comprensione, interesse, motivazione che minano alla base l' apprendimento in fisica di tanti alunni e di affrontarli per tentare di risolverli. Per questo si è sempre partiti dall' osservazione di situazioni e fenomeni della vita quotidiana in semplici esperienze qualitative e si è arrivati gradualmente agli esperimenti quantitativi e alle attività di schematizzazione e modellizzazione che portano alla formulazione di leggi generali attraverso schemi geometrici, relazioni aritmetiche e algebriche, dipendenze funzionali. Su queste basi è stato sviluppato in classe un percorso di ulteriore approfondimento dello studio dell' ottica facendo riferimento anche a strumenti didattici tradizionali come il libro di testo per lo svolgimento della parte più formale e dei relativi esercizi o problemi. METODOLOGIA Gli alunni lavorano prevalentemente in gruppi formati da quattro o cinque componenti. Vengono loro assegnate schede di lavoro nelle quali l 'insegnante propone attività indicando il materiale da usare per la realizzazione delle esperienze, dà indicazioni sul procedimento da seguire, formula domande per guidare gli alunni ad una osservazione attenta.. Inizialmente vengono proposti percorsi a carattere sperimentale riguardanti semplici fenomeni che coinvolgono la visione mediante i quali i ragazzi sono invitati ad osservare con attenzione quanto vedono, a descriverlo sia con le parole sia con i disegni,ad individuare nelle differenti situazioni quali siano le variabili e quali le costanti. Dove è possibile la scheda proposta è introdotta da una domanda stimolo, opportunamente posta, alla quale i ragazzi sono invitati a rispondere sia prima di affrontare il lavoro sia dopo in modo da verificare se le loro previsioni concordano con quanto osservato sperimentalmente. In seguito ogni rappresentante di ciascun gruppo legge le osservazioni fatte e le risposte alle domande davanti alla classe È a questo punto che con l 'aiuto dell ' insegnante si arriva mediante una discussione collettiva ad una generalizzazione di quanto osservato e ad un modello valido che permette di spiegare i diversi fenomeni studiati. Si passa in seguito ad esperimenti più quantitativi nei quali gli alunni devono affrontare il non trascurabile problema della misura. I ragazzi sono tenuti ad individuare le costanti e le variabili della situazione osservata, ad impostare un piano di esperimento, ad elaborare i dati passando dalla tabella delle misure al grafico relativo, a riconoscere una possibile relazione fra le 4

5 grandezze misurate. L ' utilizzo del foglio elettronico può essere d ' aiuto nella rielaborazione dei valori misurati. Durante il percorso didattico si approfondiscono alcuni argomenti usando anche strumenti didattici più tradizionali quali il libro di testo per lo svolgimento di esercizi e problemi. PERCORSO DIDATTICO 1)VEDERE ATTRAVERSO L 'ARIA Questa prima fase del lavoro ha lo scopo di affrontare il problema della percezione visiva partendo da situazioni semplici e diffuse nella vita quotidiana e cioè quelle in cui tra persona che guarda e gli oggetti che vede è interposta l ' aria.si arriva alla fine allo schema di base sorgente- oggettoocchio e al modello di propagazione rettilinea della luce,classificando le sorgenti come primarie e secondarie,puntiformi ed estese. 2)L 'OCCHIO INGANNATO Questa parte del lavoro è dedicata alla scoperta dei fenomeni di percezione visiva che si verificano quando tra osservatore e oggetto osservato siano interposti mezzi diversi dall 'aria (specchi,vetri, acqua ).Si parte dall 'osservazione di fenomeni in situazioni di vita quotidiana che successivamente si cerca di riprodurre in laboratorio per scoprirne la complessità e individuare domande che indirizzino a successive esplorazioni mirate. 3)RIFLESSIONE, DIFFUSIONE, RIFRAZIONE Viene affrontato lo studio di tre fenomenologie che rientrano nell 'ottica geometrica interpretabili attraverso il modello di raggio.viene analizzato in dettaglio cosa fa la luce e cosa vede l 'occhio 4)L ' INTENSITA' LUMINOSA E' un percorso che approfondisce lo studio di una delle caratteristiche della luce : l 'energia che è associata all ' emissione dalle diverse sorgenti. Il concetto di intensità luminosa viene introdotto in modo qualitativo e si va quindi precisando nello studio delle variazioni di energia in funzione della distanza dalla sorgente o dallo spessore del materiale. 5)IL COLORE DELLA LUCE E' un percorso che si prefigge di far capire che il colore percepito è il risultato dell' interazione di diverse componenti: le proprietà fisiche della sorgente che illumina e degli oggetti che sono illuminati, la struttura e il funzionamento dell' occhio. Viene approfondito il problema della scomposizione del colore, vengono individuati i colori fondamentali e le regole della loro composizione 6)L 'ENERGIA DEL SOLE Vengono esplorate le caratteristiche della radiazione proveniente dal sole,se ne osserva lo spettro e si verifica l 'esistenza di una radiazione oltre il rosso rilevando le temperature dei colori. In questa fase vengono inoltre suggeriti vari modi per raccogliere l ' energia del sole introducendo i procedimenti che stanno alla base dei collettori e dei pannelli solari. 5

6 PERCORSO DIDATTICO Vedere attraverso l` aria - Tra persona e oggetti e` interposta l aria - Schema sorgente oggetto occhio - Sorgenti primarie e secondarie - Sorgenti puntiformi ed estese - Propagazione rettilinea della luce - Ombre e penombra L` occhio ingannato - tra persona ed oggetti sono interposti mezzi diversi: vetri, specchi, acqua - osservazione di fenomeni quotidiani - riproduzione dei precedenti in laboratorio Riflessione, diffusione, rifrazione - studio delle tre fenomenologie - cosa fa la luce - cosa vede l` occhio L` intensita luminosa - Dipendenza dell` intensita luminosa dalla distanza dalla sorgente - Dipendenza dell intensita luminosa dallo spessore del materiale Il colore della luce - il colore come proprieta`della luce, dell interazione della luce con i diversi materiali, delle caratteristiche dell occhio - scomposizione della luce - colori fondamentali e regole di composizione L energia del sole - studio dello spettro della radiazione del sole - temperatura dei colori - come raccogliere l energia del sole 6

7 LO STUDIO FISICO DELLA LUCE Gli occhi vedono sia le sorgenti sia gli oggetti perche` la luce emessa, riflessa/diffusa entra nella pupilla La sua intensita` diminuisce proporzional mente al quadrato della distanza Si propaga in tutte le direzioni e in linea retta E` emessa dalle sorgenti Primarie secondarie Puntiformi, estese L energia del sole LA LUCE Quando incontra Un oggetto opaco e colorato viene assorbita e riemessa a seconda del colore dell` oggetto Uno specchio viene riflessa Una superficie scabra bianca viene diffusa Se colorata viene in parte assorbita e in parte trasmessa a seconda del colore della superficie Una superficie trasparente viene rifratta Scomposizione della luce attraverso un prisma nelle sue componenti colorate. 7

8 PROGETTO MULTIDISCIPLINARE SCIENZE : TEC. DELLE COSTRUZIONI: Studio della luminosita` degli ambienti mediante simulazioni con computer graphic Gli occhi vedono sia le sorgenti sia gli oggetti perche` la luce emessa, riflessa/diffusa entra nella pupilla Studio dell occhio e delle sue funzioni Percorso del sole sull orizzonte La sua intensita` diminuisce proporzional mente al quadrato della distanza Si propaga in tutte le direzioni e in linea retta E` emessa dalle sorgenti LA LUCE Primarie secondarie Puntiformi, estese L energia del sole MATEMATICA: Similitudini,trasformazi oni geometriche (isometrie, omotetie) Quando incontra Un oggetto opaco e colorato viene assorbita e riemessa a seconda del colore dell` oggetto Uno specchio viene riflessa Una superficie scabra bianca viene diffusa Se colorata viene in parte assorbita e in parte trasmessa a seconda del colore della superficie Una superficie trasparente viene rifratta CHIMICA: Analisi alla fiamma degli elementi chimici Scomposizione della luce attraverso un prisma nelle sue componenti colorate. 8

9 QUESTIONARIO Prima di iniziare l' attività didattica agli alunni è stato proposto un questionario riguardante la luce, la visione,il colore.lo scopo è stato quello di capire cosa potessero pensare inizialmente i ragazzi circa tali argomenti. Sono riportate di seguito le domande e le relative risposte COS È LA LUCE? Una reazione chimica Una reazione che produce energia luminosa Una fonte luminosa Tutto ciò che ci illumina Ciò che ci permette di vedere Quello che ci fa vedere gli oggetti Un fascio di luce È l ' insieme di raggi propagati dal sole è un insieme di colori che tramite una reazione noi la vediamo bianca È l ' insieme dei raggi solari di vari colori che uniti danno il bianco Un insieme di colori L energia che proviene da una fonte di calore DA DOVE VIENE LA LUCE? Dal sole o da altre fonti di luce Dal fuoco o dalle lampadine Da ogni fonte luminosa Dal sole o da fonti create dall 'uomo Dal sole in maggior parte il resto dalla luna o elettricamente Dai corpi celesti e da lampade al neon Sole luna lampade fuoco La luce viene dal cielo COSA E CHE FA LA LUCE? La luce permette la vita Illumina il cammino Illumina e ci permette di vedere Illumina e riscalda Dà la possibilità all ' uomo di vedere Permette la vista e la vita sulla terra Dà energia alle piante e ci illumina La luce permette di vedere le cose Illumina tutto ciò che ci circonda Illumina il mondo Una reazione luminosa Riscalda LA LUCE SI TOCCA? La si tocca ma non la si percepisce No Si può toccare No perché non è una cosa materiale 9

10 No, è come l 'ombra ma non è un corpo da toccare LA LUCE SI VEDE SEMPRE? No Solo quando è giorno Quando chiudo gli occhi non vedo più Quando è buio no Si, di giorno il sole e di notte la luna Sì ma in alcuni casi è coperta Solo se c ' è una fonte Sì se si è all 'aperto, altrimenti no COSA E IL BUIO? L assenza di luce Quando non c è la luce È l oscuramento della terra provocato dalla sua rotazione Il nero totale, la notte senza neanche un po di luce È un posto dove non filtrano raggi di luce La notte Indebolimento della filtrazione della luce Quando non si vede più niente Una assenza parziale di luce Quando non c'è luce c ' è il buio.quando un ambiente è chiuso e oscuro È l 'oscurità E' l ' oscuramento della terra provocato dal suo spostamento attorno al suo asse PERCHÉ SI VEDONO LE COSE? Perché c è la luce Perché riflettono la luce e si rendono visibili Perché sono illuminate Perché vengono illuminate Perché abbiamo gli occhi Grazie alla luce che provoca un riflesso nell ' occhio Perché la luce le colora COSA SERVE PER POTER VEDERE LE COSE? La luce La vista Gli occhi Adeguata illuminazione Qualcosa che illumina l 'ambiente in cui ci troviamo QUANDO NON SI VEDONO LE COSE? Quando non c è luce Quando è buio Quando si è ciechi Quando non ci sono fonti luminose Quando chiudiamo gli occhi Quando sono oscurate Quando è notte ed è buio 10

11 PUO QUALCOSA CHE C E ESSERE INVISIBILE? Si Se è buio No Si, il vento Si, se manca la luce Sì a seconda della posizione dei raggi di luce Quando non c' è luce le cose non si vedono No perché se c' è significa che si vede oppure si tratta di una cosa come l 'aria che c' è ma non si vede. Sì quando c 'è ma non si vede per mancanza di luce LA LUCE E COLORATA? Si Si se passa attraverso un prisma No No in natura ma la può diventare Ha vari colori ma noi la vediamo bianca No è bianca No ma gli oggetti sono colorati CHE IMMAGINI TI EVOCA LA PAROLA LUCE? Mi viene in mente un riflesso giallo davanti Un fascio di luce bianca Il sole,tutto bianco Un arcobaleno La vita Il giallo il sole e una lampadina Bianco, chiarezza Cielo Una cosa che brilla e provoca riflessi luccicanti Qualcosa che mi illumina e mi dà vita Sole e illuminazione Chiaro Un raggio di sole che entra dalla finestra COSA PROVI SE PENSI ALLA LUCE? Calore Serenità Niente Qualcosa di molto forte Chiarezza Libertà, vita Capisco che sto vivendo DEFINISCI CON PAROLE TUE IL CONCETTO DI VISIONE Tutto ciò che si può vedere Qualcosa che si vede La visione è un mezzo che ci permette di vedere e toccare le cose Guardare e capire come è fatta una cosa 11

12 È quello che percepiamo grazie alla vista Quello che percepisce l 'occhio sotto l 'effetto della luce è un dono perchè non tutti possono vedere vedere,riuscire a vedere un oggetto vedere qualcosa grazie alla luce la nostra capacità di vedere una cosa che vedi ma a volte non esiste visualizzare un oggetto che si trova davanti SCRIVI TRE PAROLE LEGATE ALLA VISIONE Dimensione, occhi, luminosità Luce, occhio, oggetto Occhi, luce, sole Riflesso, pensiero, incertezza Luce tridimensionalità colore Vedere guardare sorvegliare Occhi lampadina interruttore Occhi luce particelle Dimensione luminosità profondità 12

13 SCHEDE DI LAVORO Vengono allegate le schede di lavoro utilizzate durante il percorso didattico e i test i verifica assegnati agli alunni. Sono allegati anche dei commenti all' attività svolta o le relazioni che gli alunni hanno scritto durante il lavoro stesso. Le schede di lavoro sono state raggruppate in base allo schema iniziale del percorso didattico. Si precisa che attualmente non sono ancora stati trattati gli argomenti relativi all' intensità della luce e all' energia del sole. 13

14 SCHEDE DI LAVORO : VEDERE ATTRAVERSO L' ARIA 1)GLI ATTORI DELLA VISIONE Obiettivo: 1)capire in quali condizioni vediamo 2)capire in quali condizioni non vediamo 3)identificare gli elementi necessari alla visione Materiale occorrente : stanza buia benda torcia spazi :auditorium (unico ambiente grande della scuola completamente oscurabile) tempo 2h (?) Procedimento.gli alunni divisi in gruppo devono rispondere alle domande e completare la scheda loro assegnata Alla fine del lavoro di gruppo un rappresentante per gruppo legge le proprie risposte. Il commento finale collettivo porta alle conclusioni. SCHEDA DI LAVORO 1)individua situazioni in cui non puoi vedere, descrivile brevemente. Hanno qualcosa in comune? 2)guarda davanti a te ed elenca tre oggetti. Girati di 180,li vedi ancora? 3)guarda di nuovo gli oggetti scelti,ora chiudi gli occhi o bendali. Vedi ancora gli oggetti? 4)spegni la luce :cosa vedi? 5) accendi una torcia puntandola su uno degli oggetti presenti. Puoi vedere l ' oggetto? 6)punta la torcia lontano dall 'oggetto.lo vedi ancora? 7)quali sono gli elementi, le variabili che hai modificato nelle tue prove? quali di questi ritieni indispensabile per vedere? 8)inventa tu altre situazioni in cui cambi uno solo degli elementi indispensabili per vedere lasciando invariati gli altri e annota ciò che succede. 9)analizza le situazioni sperimentali precedenti e prova a riconoscere per ognuna le variabili e le costanti quindi completa la tabella. SITUAZIONE SPERIMENTALE VARIABILI COSTANTI Situazione n 2 Situazione n 3 Situazione n 4 Situazione n 5 Situazione n 6 14

15 COMMENTO (gli attori della visione) La difficoltà maggiore per i ragazzi è stata quella di interpretare e capire la domanda n 7. E' stato necessario dedicare del tempo perché i ragazzi si rendessero conto di cosa si doveva intendere per variabile e per costante. Analogamente ci sono state difficoltà per compilare la tabella. Alla fine tutti gli studenti hanno individuato le seguenti variabili :luce, posizione osservatore, posizione oggetto, direzione fascio della torcia. Interessante è stata la discussione collettiva finale che ha coinvolto tutti i ragazzi e durante la quale si sono analizzate tutte le possibili situazioni che permettono o non permettono la visione : se mi giro non vedo l ' oggetto perché,se spengo la luce non vedo perché, se punto la torcia lontano cosa succede,se sono cieco,se sono nello spazio cosa vedo Alla fine si sono elencati gli elementi fondamentali che permettono la visione e si è introdotta la luce come collegamento tra questi elementi schematizzando il tutto con un disegno alla lavagna. 2)TUTTI I CORPI FANNO LUCE? scrivi un elenco di corpi che possono far luce suddividi i corpi prima elencati in gruppi specificando il modo che hai usato, in altre parole classifica le sorgenti di luce secondo un criterio da te scelto nella stanza in cui ti trovi ci sono sorgenti di luce?.aggiungile all 'elenco. oscura completamente la stanza in cui ti trovi,abitua gli occhi al buio. Ci sono sorgenti di luce? se sì elencale. tu sei una sorgente di luce? e il tavolo? una lampadina spenta può essere considerata una sorgente di luce? tutte le sorgenti di luce elencate hanno bisogno di energia per emettere luce? classifica gli elementi dell 'elenco secondo questo criterio. COMMENTO ( tutti i corpi fanno luce?) Tutti i ragazzi dividono le sorgenti elencate in sorgenti naturali (sole, fuoco,fulmine ) e artificiali (lampadina, neon, tv, lavagna luminosa) Dato che le luci erano spente in classe, molti affermano che nella stanza non ci sono sorgenti di luce, altri indicano invece il sole come sorgente di luce presente in quel momento. 15

16 Il proprio corpo e il tavolo non sono considerati sorgenti di luce anche se alcuni sostengono che possono riflettere la luce. Una lampadina spenta non è una sorgente di luce,ma per alcuni lo è potenzialmente Per molti tutte le sorgenti di luce hanno bisogno di energia,ma per tanti solo le sorgenti artificiali hanno bisogno di energia mentre sole e fuoco no. La classificazione è varia e dipende dalle conoscenze degli alunni :si basa sui diversi tipi di energia ( chimica, nucleare, elettrica) oppure più semplicemente si distingue fra sorgenti che hanno o non hanno bisogno di energia.tutti però dicono che le lampadine hanno bisogno di energia,quella elettrica. In seguito alla lettura delle risposte e al loro commento si arriva ad una nuova classificazione delle sorgenti: quelle primarie e quelle secondarie 3)LA LUCE SI VEDE? OBIETTIVO: - realizzare una serie di esperienze che permettono di studiare il sistema SORGENTE-OCCHIO- OGGETTO - rendersi conto che la luce non è visibile si vedono le sorgenti primarie di luce, e /o gli oggetti illuminati (sorgenti secondarie) METODOLOGIA: viene costruito un apposito ambiente detto la scatola di luce. Tali scatole permettono di ricreare in un ambiente limitato e controllato situazioni simili alle situazioni quotidiane analizzate in precedenza. Il lavoro è di gruppo,i ragazzi devono costruire la scatola secondo le istruzioni date, devono seguire la scheda di lavoro e mettere per iscritto le loro osservazioni e relazionare. Alla fine assieme si traggono le dovute conclusioni MATERIALE : - istruzioni per allestire le scatole - due scatole, una con pareti nere l ' altra con pareti bianche - sorgenti di luce a bassa intensità (torcia e torcia a penna ) - fogli bianchi TEMPO (2h ) SPAZI :in laboratorio,poi in un aula oscurabile SCHEDA DI LAVORO LA LUCE SI VEDE? Materiale : due scatole con coperchio,cartoncino bianco, cartoncino nero, torcia, torcia a penna. Istruzioni per costruire la scatola di luce 16

17 1) rivesti le pareti interne di una scatola con cartoncino nero 2) rivesti le pareti interne dell 'altra scatola con cartoncino bianco 3) fora le scatole con piccoli buchi come indicato in figura 1)illumina il foro B di entrambe le scatole con la torcia. 2)osserva l ' interno della scatola nera dai fori A C D tenendo la sorgente spenta (tieni chiusi i fori da cui non osservi).cosa vedi? 3)adesso accendi la torcia e osserva l 'interno della scatola come indicato sopra. Cosa vedi? 4)ripeti il lavoro dei punti 1 e 2 usando la scatola a pareti bianche. Cosa vedi? 5)inserisci nelle due scatole un oggetto bianco in modo che possa essere visto solo dal foro A e nuovamente osserva l ' interno delle scatole ripetendo il lavoro dei punti Cosa vedi? 6)inserisci nel foro B la torcia a penna e ripeti le operazioni precedenti annotando i cambiamenti osservati 7)oscura la stanza rimuovi da entrambe le scatole la parete mobile osserva affiancati i due interni a sorgente accesa prima senza oggetto bianco,poi con l 'oggetto bianco. Descrivi quello che vedi. COMMENTO (la luce si vede?) Invitati a rispondere alla domanda iniziale, i ragazzi rispondono per la maggior parte che la luce si vede. Solo un gruppo risponde dicendo che la luce non si vede, ma fa vedere. Seguendo le indicazioni della scheda ci si accorge che : 2)anche se la sorgente è accesa non sempre si vede 3)per vedere bisogna che la luce emessa colpisca la pupilla 4)un oggetto può anche essere invisibile, per vederlo bisogna che rifletta/diffonda luce e che questa entri nell ' occhio 5)l 'ambiente bianco diffonde la luce e appare molto più luminoso di quello nero. 6)nella stessa situazione sperimentale nella scatola bianca si può vedere mentre in quella nera no. 17

18 Nonostante il lavoro precedente riguardante il processo della visione, non e stato immediato per gli alunni dire che la luce presente nella scatola non si vede perché non colpisce la pupilla dell osservatore. I ragazzi costruiscono le scatole della luce Una scatola di luce I ragazzi provano le scatole di luce 18

19 4) DALLA MACCHIA DI LUCE AL FASCIO DI LUCE OBIETTIVO: - analizzare le macchie di luce e studiarne i cambiamenti al cambiare della sorgente e della posizione reciproca schermo - sorgente. - passare dalla percezione di macchie di luce all ' idea di fascio di luce - visualizzare il fascio di luce MATERIALE - torcia a penna - laser - torcia - schermo bianco - scatola di cartone - talco o gesso - contenitore di plexiglas - acqua e latte TEMPO :1h SPAZI: aula buia (auditorium) METODOLOGIA :lavoro di gruppo in un ambiente oscurato. Alla fine del lavoro i gruppi espongono le loro osservazioni e leggono le risposte alle domande.le conclusioni sono tratte collettivamente dopo una discussione sul lavoro fatto SCHEDA DI LAVORO Descrivi quanto osservi con parole e disegni 1)in un ambiente oscurato, accendi la torcia davanti allo schermo posizionandoti ad una distanza a piacere dallo schermo. Descrivi che cosa vedi. 2)mantieni lo schermo e la torcia nella stessa posizione ma cambia l 'orientamento dello schermo. Descrivi cosa vedi indicando cosa è cambiato nella macchia di luce rispetto al punto 1. 3)Posiziona la torcia davanti allo schermo e lentamente avvicina lo schermo alla sorgente. Descrivi cosa vedi e cosa cambia nella macchia di luce quando il telo si avvicina e si allontana. 4)Ripeti le operazioni n 1) 2) 3) usando il laser. 5)Fora la parete piccola di una scatola e illumina il foro con la torcia e osserva dall ' alto la scatola. Fai cadere sulla scatola dall 'alto del talco o del gesso e descrivi cosa vedi mentre il gesso cade. 6)ripeti il punto precedente inserendo nel foro il laser. 7) riempi la vaschetta di acqua e aggiungi un po' di latte.dopo aver mescolato accendi la torcia davanti alla parete minore della vaschetta e descrivi cosa vedi. 8)ripeti il punto precedente con il laser. 19

20 DOMANDE 1)Cosa è cambiato nelle macchie di luce prodotte dalla torcia nelle diverse prove che hai fatto 2)Cosa è cambiato nelle macchie di luce prodotte dal laser nelle prove che hai fatto 3) Che differenze hai notato nelle due situazioni precedenti? 4)Quando hai potuto visualizzare il fascio di luce? Cosa è stato necessario per visualizzarlo? 5)sapresti indicare la forma geometrica del fascio emesso dalla torcia e dal laser?. La forma è uguale o diversa per le due sorgenti? COMMENTO Vengono riportate alcune delle risposte degli alunni alle domande I ragazzi visualizzano il fascio laser con il borotalco 20

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25 5) COME SI PROPAGA LA LUCE? OBIETTIVI : - Riconoscere ed evidenziare fasci di luce - Riconoscere che la luce si propaga secondo una direzione rettilinea - Costruire modelli di fasci luminosi di forma conica e cilindrica - Costruire modelli di raggio di luce - Considerare la luce come un insieme di fasci - Considerare i fasci come un insieme di raggi MATERIALE OCCORRENTE - Tubi cilindrici di rigidi e flessibili - spaghetti - fogli di carta - laser - fili, polvere di gesso - schermo - proiettore METODOLOGIA :lavoro di gruppo con esposizione finale del lavoro. SPAZI :laboratorio TEMPI: 1h SCHEDA DI LAVORO COME SI PROPAGA LA LUCE? Rispondi alle domande usando parole e disegni 1) a)mettetevi al sole uno di fianco all' altro e provate ad acchiappare la luce usando i tubi che avete a disposizione. Dirigete un 'estremità dei tubi verso il sole e ponete una mano di fronte all' altra estremità.quando sulla vostra mano si è formata una macchia di luce significa che avete acchiappato un fascio di luce b)ripetete l 'esperienza con tubi diversi anche flessibili Che caratteristica deve avere il tubo per poter "acchiappare " la luce? Come si propaga la luce? Che forma ha il fascio di luce che attraversa il tubo? Come sono disposti fra loro i tubi quando avete acchiappato la luce? 2)Costruite con un foglio di carta un modello che produca la forma del fascio di luce che avete acchiappato 3)Accendete il proiettore di diapositive. Con uno schermo posto davanti al proiettore acchiappate la macchia di luce e allontanatevi piano piano. Cercate di capire che forma ha il fascio di luce emesso e con un foglio di carta riproducetela. Che forma ha il fascio di luce emesso dal proiettore? 25

26 4)Accendete il laser,osservate la macchia sullo schermo, evidenziate il fascio facendo cadere un po' di gesso. Che forma ha il fascio di luce emesso dal laser? 5)Individua situazioni reali in cui si possono visualizzare fasci o raggi di luce 6) SE DUE FASCI DI LUCE SI INCONTRANO COSA SUCCEDE? OBIETTIVO : 1) interpretare semplici situazioni riguardanti spazi e figure di luce mediante un modello a sorgente puntiforme, sorgente estesa. 2)riconoscere che la luce si propaga secondo una direzione rettilinea 3)riconoscere che i fasi di luce possono incontrarsi senza disturbarsi MATERIALE : 1)lampadine a piccolo filamento o torcia a penna ( 2 per ogni gruppo) 2)lampadina a filamento esteso (1 per ogni gruppo) 3)schermo 4)schermi di cartoncino con fori di varie dimensioni TEMPO 1h SPAZI : stanza oscurata SCHEDA DI LAVORO SE DUE FASCI DI LUCE SI INCONTRANO COSA SUCCEDE? Descrivi ciò che osservi usando parole e disegni 1) In un ambiente oscurato porre la torcia a penna accesa davanti ad uno schermo forato, con il foro di forma quadrata e il lato di 1cm circa e raccogliere l 'immagine su uno schermo.variare la posizione della torcia rispetto al foro (più vicino,più lontano, in su,in giù,verso destra,verso sinistra) e la posizione dello schermo rispetto al foro (più vicino, più lontano ) e descrivere quanto si osserva. 2) Ripetere la prova utilizzando due torce a penna e uno schermo con un foro di forma rettangolare. Il foro deve avere l altezza di circa 1 cm e larghezza superiore alla massima distanza fra le due lampadine. Descrivere quello che si osserva sullo schermo variando la distanza fra le lampadine e la posizione dello schermo rispetto al foro. 3) Utilizzando la lampadina e lo schermo con foro di forma quadrata descrivere quanto si osserva sullo schermo al variare della posizione della lampadina rispetto al foro e dello schermo rispetto al foro. 4) Ripetere tutte le esperienze le precedenti utilizzando uno schermo con un foro molto piccolo. 26

27 COMMENTO Vengono riportate come esempio alcune delle risposte degli alunni 27

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30 7) COME E` LA TUA OMBRA IN UNA GIORNATA DI SOLE, DI NEBBIA, DI NOTTE CON LA LUNA? OBIETTIVO : - Individuare gli elementi fondamentali per la formazione e la percezione delle figure d 'ombra - Studiando semplici fenomeni luminosi d 'ombra e penombra,capire che la luce si propaga in linea retta - Riprendere ed approfondire il modello di sorgente puntiforme e sorgente estesa. - Riconoscere l' analogia tra il sistema sorgente-foro-macchia e il sistema sorgente-oggetto-figura MATERIALE 1) Lampadine a piccolo filamento (torce a penna ) 2) Lampadina a filamento esteso 3) Sagome varie 4) Schermo (cartoncino bianco) TEMPO 1h SPAZI aula oscurata SCHEDA DI LAVORO COME` E` LA TUA OMBRA IN UNA GIORNATA DI SOLE, DI NEBBIA,DI NOTTE CON LA LUNA? Descrivete quanto osservato con parole e disegni 1) Accendere la torcia a penna davanti ad una sagoma.esplorare lo spazio dietro la sagoma con uno schermo variando la posizione della sorgente luminosa rispetto alla sagoma e dello schermo rispetto alla sagoma (allontanare avvicinare spostare verso destra ecc ).Descrivere quanto si osserva 2) Ripetere il punto precedente usando due torce a penna e descrivere quanto si osserva 3) Ripetere il punto precedente usando una sorgente con filamento esteso (lampadina), una sagoma più grande delle dimensioni del filamento e successivamente una sagoma con dimensioni più piccole del filamento. Descrivere quanto si osserva. COMMENTO Vengono riportate come esempio alcune delle risposte degli alunni 30

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32 VERIFICA 1 La prima verifica è stata assegnata alle due classi (50 alunni presenti) subito dopo aver terminato il percorso "vedere attraverso l' aria". Ho riportato in grafico le risposte degli alunni alle prime due domande in quanto mi sembravano significative per capire il grado di comprensione dell' argomento relativo al processo della visione. Si può notare dalle risposte come non è ancora molto chiaro che possiamo vedere se la luce entra nei nostri occhi. 1)E' notte, è buio ma vedi distintamente la brace di una sigaretta che qualcuno sta fumando a diversi metri da te. La brace della sigaretta manda luce? a)no b)sì, manda un poco di luce che rimane tutta attorno alla sigaretta. c)sì, manda un poco di luce che arriva circa a mezza strada tra te e la persona. d)sì, manda un poco di luce che arriva a te e non va oltre e)sì, manda della luce che si propaga finchè non incontra un ostacolo f)sì, manda della luce che a) b) c) d) e) f) 2)In una stanza buia, con pareti scure e prive di pulviscolo atmosferico, entra obliquamente, attraverso un piccolo foro della parete,un fascio sottile di luce. Su uno dei muri della stanza si trova uno specchio su cui il fascetto di luce va a sbattere. Piero e Lucia si trovano nella stanza, rispettivamente nella posizione P ed L. A)Se i raggi disegnati indicano il percorso della luce, chi può vedere lo specchio e perché? a)tutti e due b)solo Piero c)solo Lucia d)nessuno dei due L P 32

33 a) b) c) d) B)Se i raggi disegnati indicano il percorso della luce, chi può vedere la luce? a)tutti e due b)solo Piero c)solo Lucia d)nessuno dei due a) b) c) d) 3)La scatola della figura è una scatola a pareti completamente nere. Nella scatola sono stati fatti dei fori : A, B, C, D e nel foro A è stata inserita una sorgente di luce che emette un sottile fascetto di luce come indicato in figura. Osserva il disegno e rispondi : a)da quale dei fori si può vedere luce e perché? b)da quale dei fori non si vede luce e perché? c)se le pareti della scatola fossero bianche guardando dai fori B, C, D vedrei come nella scatola nera? perché? 33

34 4)Considera le seguenti sorgenti di luce :Sole, muro bianco, Luna, schermo televisivo, fuoco, arcobaleno, lucciola, diamante, stella polare, catarifrangente di una bicicletta, fulmine. Sistemale in una tabella a due colonne :una per le sorgenti primarie e una per le sorgenti secondarie. Aggiungi alla tabella altre sorgenti che conosci. 5)Spiega in cosa consiste la differenza fra sorgenti primarie e sorgenti secondarie. 6)Una torcia emette un fascio di luce che colpisce uno schermo posto davanti ad essa. Cosa possono vedere i nostri occhi? a)la sorgente e la macchia di luce sullo schermo b)la sorgente e il fascio di luce c)la macchia di luce sullo schermo e il fascio di luce d)la macchia di luce sullo schermo, il fascio di luce, la sorgente. 7) Se il fascio di luce emesso dalla torcia è di forma conica, cosa cambia nella macchia di luce sullo schermo se quest ' ultimo viene ruotato?. Quale forma geometrica può assumere la macchia di luce sullo schermo mentre lo schermo ruota? 8)Se il fascio di luce emesso dalla torcia è di forma conica, cosa cambia nella macchia di luce sullo schermo se lo schermo viene avvicinato ed allontanato dalla sorgente? 9)Come potresti fare per visualizzare il fascio di luce emesso dalla torcia? Perché il fascio si visualizza? 10)Accanto ad ognuna delle frasi seguenti scrivi se è vera o se è falsa : a)i raggi luminosi non esistono, sono rappresentazioni geometriche del percorso seguito dalla luce. b)non è possibile isolare un solo raggio di luce c)un fascio luminoso è un insieme di raggi luminosi 11)Una sorgente puntiforme è posta davanti ad uno schermo con foro quadrato come in figura. Disegnare il percorso di alcuni raggi di luce per individuare la macchia di luce sullo schermo e quindi trovare la dimensione della macchia 12)Due sorgenti puntiformi sono poste davanti ad uno schermo con foro di forma quadrata come in figura. Disegnare il percorso di alcuni raggi ed indicare come è l 'immagine che si forma sullo schermo 13)Una sorgente estesa è posta davanti ad uno schermo con foro di forma quadrata come in figura. Disegnare il percorso di alcuni raggi,quelli che partono dal punto A, dal punto B, dal punto C ed indicare com'è l' immagine che si forma sullo schermo. 14)Ripetere l' esercizio precedente sostituendo al foro di forma quadrata un piccolo foro puntiforme. Disegnare il percorso dei raggi ed indicare com'è l' immagine raccolta sullo schermo. 15)Tracciando alcuni raggi, individuare le zone d' ombra e di penombra nelle tre situazioni differenti indicate in figura 16)Quale dovrebbe essere l 'inclinazione del sole sopra l ' orizzonte affinchè la vostra ombra sul suolo orizzontale abbia una lunghezza uguale alla vostra altezza? 34

35 SCHEDE DI LAVORO: L' OCCHIO INGANNATO 1) L ' OCCHIO INGANNATO OBIETTIVO 1)analizzare ciò che si vede quando la luce passa da un mezzo ad un altro mezzo separato dal precedente da una superficie piana. 2)riconoscere e distinguere due tipi di immagini visive indirette di un oggetto: le immagini riflesse e le immagini rifratte, nel caso di due mezzi separati da superfici piane. 3)esplorare una situazione molto simile a quella che si incontra nella vita quotidiana, scoprirne la complessità, descriverla, formulare domande che indirizzino a successive esplorazioni mirate. MATERIALE 1)bacinella trasparente a pareti piane tipo acquario 2)oggetto di forma approssimativamente a parallelepipedo decorato con disegni e scritte (contenitore in plastica per detersivo liquido) 3)acqua 4)fogli di carta bianchi TEMPO :1h SPAZI :laboratorio o aula METODOLOGIA :lavoro di gruppo. Alla fine del lavoro i gruppi espongono le loro osservazioni e leggono le risposte alle domande.le conclusioni sono tratte collettivamente dopo una discussione sul lavoro fatto. SCHEDA DI LAVORO COME TI APPARE UN OGGETTO SE LO GUARDI ATTRAVERSO UNA PARETE TRASPARENTE? E SE LO GUARDI ATTRAVERSO L ' ACQUA? MATERIALE 1)bacinella trasparente a pareti piane tipo acquario 2)oggetto di forma approssimativamente a parallelepipedo decorato con disegni e scritte (contenitore in plastica per detersivo liquido) 3)acqua 4)fogli di carta bianchi descrivi quanto osservi usando parole e disegni a)metti l ' oggetto all ' interno della bacinella in posizione non centrale e riempi la bacinella di acqua fino a metà altezza. 35

36 b)osserva l ' oggetto e descrivi cosa vedi mettendoti in posizioni di osservazione diverse (guarda attentamente la parte dell ' oggetto sopra il livello dell ' acqua attraverso l' aria e attraverso la parete trasparente, guarda più in basso la parte dell' oggetto immersa nell ' acqua attraverso la parete piccola, attraverso la parete grande, attraverso lo spigolo, guardando radente all ' acqua ecc.) c)cambia posizione all ' oggetto e ripeti le osservazioni rispondi alle domande : 1)ci sono posizioni di osservazione in cui l ' oggetto appare deformato? Se sì, quali? Stai osservando attraverso l' aria, la sola parete o l ' acqua? 2)ci sono posizioni di osservazione in cui l ' oggetto non appare deformato? Se sì quali? Stai osservando attraverso l ' aria, la sola parete o l ' acqua? 3)ci sono posizioni di osservazione in cui puoi vedere più immagini dell ' oggetto? Se sì quali? Stai osservando attraverso l ' aria, la sola parete o l ' acqua? 4)ci sono posizioni di osservazione in cui si vedono immagini dell ' oggetto capovolte? d)fodera l ' interno delle pareti ricoprendole una alla volta con i fogli di carta bianca ed il fondo della vaschetta. Osserva cosa cambia rispetto alle situazioni precedenti modificando la posizione di osservazione. 2) VEDERE ATTRAVERSO VEDERE RIFLESSO OBIETTIVO Esplorazione di una situazione simile a situazioni quotidiane, realizzabile con materiale e procedimento molto semplice, mirata a studiare come varia l ' intensità delle immagini nel caso di una lastra trasparente di inclinazione variabile. MATERIALE Un poster colorato o un foglio colorato di rivista Una lastra trasparente di plexiglas TEMPI : 1/2h SPAZI :aula o laboratorio METODOLOGIA :lavoro di gruppo. Alla fine del lavoro i gruppi espongono le loro osservazioni e leggono le risposte alle domande.le conclusioni sono tratte collettivamente dopo una discussione sul lavoro fatto. SCHEDA DI LAVORO MATERIALE Un poster colorato o un foglio colorato di rivista Una lastra trasparente di plexiglas 1)Disponi su un piano il poster e poni la lastra trasparente sopra di esso perpendicolarmente appoggiandola con un lato alla fine del poster. 2)inclina la lastra verso l ' osservatore mantenendo fissa la base di appoggio della lastra 36

37 e descrivi con parole e disegni come vedi il poster e la lastra. 3)cambia punto di osservazione, poniti dietro la lastra e guarda il poster attraverso la lastra e descrivi con parole e disegni come vedi poster e lastra. 4)cambia l 'inclinazione della lastra e ripeti le osservazioni precedenti dei punti 2 e 3 annotando i cambiamenti osservati. COMMENTO Vengono riportate alcune delle risposte degli alunni alle schede di lavoro precedenti 37

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41 SCHEDE DI LAVORO :RIFLESSIONE,DIFFUSIONE,RIFRAZIONE 1) RIFLESSIONE: COSA FA LA LUCE OBIETTIVO Capire il comportamento della luce quando incontra una superficie piana riflettente(molto levigata). MATERIALE Torcia a penna Specchio Schermi o fogli bianchi Scatola Laser Borotalco SPAZI :aula scura(auditorium) TEMPI :1h SCHEDA DI LAVORO COSA SUCCEDE AD UN FASCIO LUMINOSO QUANDO INCONTRA UNA SUPERFICIE RIFLETTENTE? Descrivi quanto osservi con parole e disegni. a)in un ambiente oscurato posiziona lo specchio davanti ad un muro ad una certa distanza da esso(per esempio 1m).Punta la torcia perpendicolarmente rispetto allo specchio. Accendi la torcia. Osserva lo specchio e la macchia di luce sulla parete. Descrivi cosa vedi. b)cambia posizione alla torcia spostandola a destra, a sinistra, in alto, in basso rispetto alla posizione di partenza. Osserva lo specchio e la macchia di luce sulla parete. Descrivi quello che vedi annotando i cambiamenti. c)punta ancora la torcia sullo specchio, in posizione non perpendicolare rispetto ad esso. Prendi uno schermo e posizionalo tra la torcia e lo specchio. Descrivi cosa osservi quando sposti lo schermo in modo che si avvicini o allontani dallo specchio. d)disponi ora lo schermo tra lo specchio e la macchia di luce sul muro. Descrivi cosa osservi quando sposti lo schermo più vicino e più lontano dallo specchio. e) c' è qualche differenza nella macchia di luce sullo schermo osservata nella situazione c) e nella situazione d)? f)prendi una scatola e appoggiato alla parete più piccola metti uno specchio. Punta il laser contro lo specchio (tienilo orizzontale o un po' inclinato dall ' alto verso il basso ).Osserva attentamente quanto vedi anche sulle pareti della scatola e descrivilo. g)fai cadere del talco sul raggio laser e descrivi cosa vedi. COMMENTO Vengono riportate alcune delle risposte degli alunni alla scheda di lavoro 41

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44 2) RIFLESSIONE : COSA FA LA LUCE OBIETTIVO : analizzare il comportamento di un fascio di luce laser che viene riflesso da uno specchio per arrivare alla formulazione delle leggi della riflessione. MATERIALE: laser specchio fogli di carta bianchi goniometro TEMPI :2h SCHEDA DI LAVORO a)appoggia uno specchio su un tavolo b)prendi un foglio di carta bianco e tienilo diritto, perpendicolare allo specchio, con il lato più piccolo appoggiato circa a metà dello specchio. c)accendi il laser puntandolo contro lo specchio e tenendolo appoggiato allo schermo. Devi riuscire a vedere sullo schermo sia la traccia del fascio incidente, sia la traccia del fascio riflesso. Fai alcune prove finchè non trovi la giusta posizione. d)con una matita ricalca sul foglio sia il percorso del raggio che colpisce lo specchio sia il percorso del raggio riflesso indietro. e)ripeti più volte il punto precedente. Cambia ogni volta schermo e cambia l' inclinazione del fascio laser rispetto allo specchio. Studia anche il caso in cui il laser è puntato perpendicolarmente rispetto allo specchio. f)osserva attentamente i disegni sugli schermi. Puoi trarre qualche conclusione generale riguardante il comportamento dei raggi incidenti sullo specchio e riflessi indietro? COMMENTO Vengono riportate alcune risposte degli alunni alle domande della scheda di lavoro 44

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46 3)RIFLESSIONE :COSA VEDE L ' OCCHIO OBIETTIVO: capire cosa percepisce l ' occhio quando osserva un ' immagine riflessa in uno specchio piano. MATERIALE Specchio piano, penna con cappuccio, lastra trasparente (plexiglas), candeline TEMPI :1h SPAZI: aula o laboratorio SCHEDA DI LAVORO DAVANTI AD UNO SPECCHIO C' E' UN OGGETTO. A QUALE DISTANZA DA ESSO SI TROVERA' LA SUA IMMAGINE? a) prendi una lastra di plexiglas e davanti ad essa accendi una candelina. Posiziona un' altra candelina spenta dietro la lastra in modo che si sovrapponga all' immagine della candelina accesa. A quale distanza si trova dalla lastra la candelina accesa? e quella spenta? b) Specchiati nella lastra di plexiglas e dì ad un tuo compagno di mettersi dietro la lastra. Trovate la giusta posizione in modo che il volto del tuo compagno si sovrapponga alla tua immagine. A che distanza siete dalla lastra? c) Tieni lo specchio in posizione verticale e davanti ad esso metti una penna in posizione verticale in modo che nello specchio non si veda riflessa l' immagine della punta della penna. Misura la distanza tra specchio e penna. Osserva l'immagine nello specchio e cerca di mettere il cappuccio all ' immagine della penna muovendoti dietro lo specchio. A quale distanza dallo specchio hai posizionato il cappuccio? d) Metti una penna davanti allo specchio con la punta verso lo specchio. L' mmagine della penna ti appare diritta o capovolta? e) Metti la penna in posizione orizzontale parallela allo specchio. L ' immagine della penna ti appare diritta o capovolta? f) Metti la penna in posizione verticale parallela allo specchio. L 'immagine ti appare diritta o capovolta? COMMENTO Per mancanza di tempo il lavoro previsto dalla scheda di lavoro non è stato eseguito in gruppo, le esperienze sono state dimostrative per l' intera classe. Ha riscosso molto successo per lo stupore suscitato la prova della candelina posizionata dietro la latra di plexiglas. Per i ragazzi non è stato banale capire che l' immagine di un oggetto si colloca in profondità dietro lo specchio stesso dato che il pensiero più comune è quello che l' immagine sia sulla superficie dello specchio. Molto gradita è stata anche la prova della sovrapposizione dei volti attraverso la lastra di plexiglas :è stato un gioco divertente, ma molto utile. 46

47 4) RIFRAZIONE :COSA VEDE L ' OCCHIO OBIETTIVO: - osservare cosa vede l 'occhio quando la luce passa da un mezzo trasparente ad un altro mezzo trasparente separati da una superficie liscia MATERIALE :laser, torcia a penna, contenitori trasparenti, sostegni per laser e torcia a penna, fogli di carta bianca, pennarelli indelebili, righello, contenitori per l' acqua TEMPI :1h SPAZI : laboratorio o aula buia METODOLOGIA :lavoro di gruppo in un ambiente oscurato. Alla fine del lavoro i gruppi espongono le loro osservazioni e leggono le risposte alle domande.le conclusioni sono guidate dall' insegnante dopo una discussione sul lavoro fatto. SCHEDA DI LAVORO MATERIALE :laser, torcia a penna, contenitori trasparenti, sostegni per laser e torcia a penna, fogli di carta bianca, pennarelli indelebili, righello. 1) monta il sostegno per il laser e per la torcia a penna 2)rivesti con un foglio bianco il fondo della vaschetta 3)fissa il laser al sostegno in modo che il fascio laser colpisca il foglio bianco sul fondo della vaschetta (è importante non modificare la posizione del laser per tutta la prova) 4)segna con il pennarello la posizione della macchia laser osservata sul foglio bianco 5)versa lentamente acqua nella vaschetta in modo che arrivi a 5cm di altezza.osserva dall' alto cosa è successo alla macchia di luce. Segna con il pennarello la nuova posizione della macchia laser e misura il livello dell' acqua nella vaschetta. 6)ripeti più volte il punto precedente annotando ogni volta il livello dell' acqua e segnando sul foglio bianco la posizione della macchia. 7)sostituisci al laser la torcia a penna e ripeti le operazioni precedenti (dal punto2) osservando e 47

48 disegnando sul foglio anche la forma e la dimensione della macchia di luce DOMANDE 1)La posizione della macchia prodotta dal laser cambia mano a mano che l' acqua viene versata nella vaschetta? 2)Come si sposta la macchia laser? 3) Verso dove si sposta la macchia laser? 4)C'è qualche legame fra lo spostamento della macchia laser e il livello dell' acqua versata? 5)cosa cambia nella macchia di luce prodotta dalla torcia a penna all' aumentare dell' acqua versata nella vaschetta? COMMENTO Vengono riportate le risposte dei ragazzi alla scheda di lavoro 48

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50 5) RIFRAZIONE :COSA FA LA LUCE OBIETTIVO: - studiare il comportamento della luce quando passa da un mezzo trasparente ad un altro mezzo trasparente separati da una superficie liscia - studiare le leggi della rifrazione MATERIALE : laser, vaschette trasparenti, acqua, latte, fogli bianchi, goniometro. TEMPI :1h SPAZI: laboratorio METODOLOGIA : lavoro di gruppo in un ambiente oscurato. Alla fine del lavoro i gruppi espongono le loro osservazioni e leggono le risposte alle domande.le conclusioni sono guidate dall' insegnante dopo una discussione sul lavoro fatto. L' insegnante spiega le leggi della rifrazione SCHEDA DI LAVORO MATERIALE : laser, vaschette trasparenti, acqua, latte, fogli bianchi, goniometro COSA SUCCEDE AD UN FASCIO DI LUCE QUANDO PASSA DALL' ARIA ALL' ACQUA E VICEVERSA? 1) Riempi la vaschetta di acqua fino a meta altezza e versa al suo interno poche gocce di latte. 2) Appoggia esternamente alla vaschetta,sul suo lato maggiore, un foglio bianco. 3) Punta il laser verso la superficie dell' acqua. Fai alcune prove finchè non trovi la posizione ottimale :devi riuscire a vedere attraverso il foglio sia il fascio di luce fuori dall' acqua sia quello dentro l' acqua. Per ottenere questo devi tenere il laser molto vicino al foglio bianco 4) Con la matita segna sul foglio bianco il percorso del raggio nell' aria e nell' acqua. 5) Ripeti il punto precedente cambiando ogni volta foglio e cambiando ogni volta l' inclinazione del fascio laser incidente sulla superficie dell' acqua 6) Non dimenticare di provare il caso in cui il fascio laser colpisce perpendicolarmente la superficie dell' acqua DOMANDE 1) cosa succede al fascio laser quando passa dall' aria all' acqua? 2) Cosa succede al fascio laser quando colpisce la superficie dell' acqua in direzione perpendicolare? 3) Ricordandoti quanto abbiamo studiato nel fenomeno della riflessione, sapresti formulare una legge valida anche per questo nuovo fenomeno? 4) Quali angoli suggerisci di misurare per formulare una nuova legge valida per il fenomeno che stiamo studiando? 5) Se hai individuato gli angoli, misurali. COMMENTO Vengono riportate alcune delle risposte degli alunni alle domane della scheda do lavoro 50