Dai colori alle stelle: un excursus tra Fisica e Ottica

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1 Dai colori alle stelle: un excursus tra Fisica e Ottica

2 Martina Giordani Facoltà di Scienze matematiche, fisiche e naturali Corso di Laurea in Ottica e Optometria Federica Ricci Facoltà di Scienze matematiche, fisiche e naturali Corso di Laurea in Fisica

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4 Quando osserviamo oggetti, in generale i nostri occhi vedono luce riflessa. La luce è caratterizzata dalla frequenza,o indifferentemente dalla lunghezza d onda (λ).

5 L occhio umano è sensibile solo ad una piccola parte dello spettro elettromagnetico: la luce visibile. La luce visibile ha una lunghezza d onda compresa tra 400nm e 700nm.

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7 La luce bianca è una combinazione di tutte le lunghezze d onda in egual misura secondo la sintesi additiva, tecnica nella quale i colori sono prodotti grazie alla sovrapposizione di raggi di luce di colori differenti. Lo stesso occhio opera una sintesi additiva, infatti quando la luce del Sole illumina un oggetto colorato, esso ne assorbe solo una parte e riflette il resto delle onde. In altre parole tutti gli oggetti che noi vediamo colorati lo sono perché, quando vengono investiti dalla luce, riflettono solo quella del loro colore e assorbono la restante. Dunque il colore percepito non è una proprietà intrinseca dell oggetto, bensì dipende dai processi che avvengono all interno dei nostri occhi.

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9 I raggi luminosi, passando attraverso la pupilla arrivano sulla retina, dove vengono convertiti in segnali elettrici che arrivano fino al cervello, che è responsabile della visione

10 L EMMETROPIA è la condizione normale dell occhio, in cui i raggi provenienti dall infinito hanno il loro fuoco esattamente sulla retina e formano immagini nitide. Quando ciò non accade si va incontro a difetti visivi, come la miopia e l ipermetropia

11 Nella MIOPIA il fuoco di raggi provenienti dall infinito si forma davanti alla retina. La conseguenza è che gli oggetti osservati tendono ad apparire sfocati, e la visione è migliore a breve distanza. La miopia può essere corretta con lenti divergenti o negative

12 Nell IPERMETROPIA il fuoco di raggi provenienti dall infinito si forma dietro alla retina. L ipermetropia può essere corretta con lenti convergenti o positive

13 I due principali tipi di lenti usati nell ottica clinica

14 Si possono fare diversi trattamenti superficiali alle lenti, come ad esempio il trattamento indurente, quello antiriflesso e quello anti-imbrattamento

15 Ecco un confronto tra una lente trattata e una non trattata

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17 Sicuramente avete usato un paio di occhialini come questi giusto?! Questo è un esempio di come Fisica ed Ottica siano strettamente legate tra loro, ma soprattutto di come siano riscontrabili nella vita di tutti i giorni. Questi occhiali sono composti da lenti polarizzate, cioè

18 Un polarizzatore o filtro polarizzatore è un apparecchio che è trasparente per la componente del campo che vibra in una determinata direzione, mentre assorbe quella che vibra nella direzione perpendicolare

19 Nella vita di tutti giorni un esempio di filtri polarizzanti è dato, oltre che dagli occhialini 3d, anche da alcuni tipi di occhiali da sole (come i polaroid), che permettono una visione più nitida dell ambiente che ci circonda. Eccone un esempio. SENZA FILTRO CON FILTRO Si può notare come la presenza di un filtro polarizzatore cambi la percezione visiva del paesaggio, che appare ben differente nelle due foto senza e con filtro

20 Grazie all approfondita conoscenza delle leggi che descrivono il comportamento di fasci di luce incidenti su un sistema di lenti, è possibile spiegare anche fenomeni che avvengono nelle profondità dell universo. La luce è composta da fotoni. I fotoni, che trasportano un energia, risentono anch essi dell attrazione gravitazionale dovuta alle altre forme di energia; nelle vicinanze di concentrazioni di materia la luce non viaggia in linea retta ma curva, come in una lente

21 Lente gravitazionale dell ammasso di Abell 1689 Le numerose lunette sono immagini multiple di galassie che si trovano al di làdi un ammasso, la cui materia visibile non è sufficiente a spiegare una tale distorsione delle immagini delle galassie

22 IL FENOMENO DELLA LENTE GRAVITAZIONALE La luce proveniente da una galassia lontana viene deviata dalla materia che incontra lungo il percorso. Come risultato, dalla Terra si vedono diverse immagini della stessa galassia

23 Il fenomeno della dispersione della luce consiste nella separazione di un fascio luminoso nelle sue componenti, a seconda delle lunghezze d onda di cui è composto. Si può costruire uno spettro luminoso separando i vari colori che costituiscono il fascio.

24 La spettroscopia può essere usata anche in astrofisica, in quanto ci permette di studiare lo spettro della radiazione emessa dalle stelle. Spettro di luce solare con linee di assorbimento dell atmosfera Lo spettro della stella Vega nella Lira. Magnitudine 0.03, tipo spettrale A0

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26 L ARCOBALENO Un esempio frequente in natura di dispersione della luce è il fenomeno dell arcobaleno. Infatti dopo un temporale il cielo è carico di vapore acqueo; queste goccioline investite dalla luce si comportano come dei prismi, separando il fascio e dando vita a uno spettacolo eccezionale.

27 IN OTTICA: In Ottica la dispersione può influenzare la qualità della lente. Una classificazione quantitativa della dispersione può essere data tramite il numero di Abbe che misura la COSTRINGENZA di un mezzo Alta costringenza Bassa costringenza bassa costringenza = alta dispersione (bassa qualità della lente) alta costringenza = bassa dispersione (alta qualità della lente)

28 Il telescopio è uno strumento che raccoglie la luce proveniente da un oggetto lontano, la concentra in un punto (detto fuoco) e ne produce un' immagine ingrandita. Principio di funzionamento di un cannocchiale, e anche di un telescopio ottico. Grazie all utilizzo del telescopio ottico ma anche di telescopi orbitanti nell atmosfera terrestre, come l Hubble, è possibile osservare molti aspetti del nostro universo altrimenti non osservabili.

29 Sebbene col termine telescopio si indichi solitamente il telescopio ottico, operante nelle frequenze della luce visibile, esistono telescopi sensibili anche alle altre frequenze dello spettro elettromagnetico.

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31 Cometa Hale-Bopp, una delle comete a lungo periodo

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