Unità 17. Le onde luminose

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1 Unità 17 Le onde luminose

2 1. Onde e corpuscoli Dal Seicento due modelli rivali descrivono la luce: corpuscolare (Newton) e ondulatorio (Huygens).

3 L'affermazione del modello ondulatorio Differenza principale tra i due modelli: i corpuscoli sono piccole particelle di materia; le onde propagano energia ma non materia. Nell Ottocento si afferma il modello ondulatorio: confermato dallo studio della rifrazione e dell'interferenza; formalizzato da J. Maxwell: la luce è un'onda elettromagnetica.

4 Maxwell La luce è sia onda sia corpuscolo teoria dell'elettromagnetismo; la luce, le onde radio, i raggi X e ultravioletti sono onde elettromagnetiche = oscillazioni di campi elettrici e magnetici che si propagano anche nel vuoto. Einstein (1905: studia l'effetto fotoelettrico) La luce si comporta come se fosse composta da particelle: i fotoni. Oggi si ritiene che la luce si comporti o come corpuscolo o come onda a seconda del fenomeno preso in esame.

5 2. L'interferenza della luce Quando due onde si propagano in un mezzo, possono dare interferenza costruttiva o distruttiva:

6 L'interferenza della luce Il fenomeno si verifica mediante una bacinella d'acqua su cui due punte S 1 e S 2 generano due onde circolari, con lo stesso T (e stesse λ e f). Sull'acqua si genera una figura d'interferenza.

7 L'interferenza della luce La figura d'interferenza si spiega nel modo seguente:

8 Le condizioni per l'interferenza costruttiva e distruttiva Interferenza costruttiva: si ha nei punti P per cui la differenza delle distanze dalle sorgenti è un multiplo intero di λ; Interferenza distruttiva: si ha nei punti Q per cui la differenza delle distanze dalle sorgenti è un multiplo intero di λ, più λ/2.

9 L'interferenza della luce che proviene da due fenditure Due fenditure con la stessa sorgente luminosa emettono onde che oscillano in modo sincrono.

10 L'interferenza della luce che proviene da due fenditure Frange luminose: interferenza costruttiva. Frange scure: interferenza distruttiva. La figura d'interferenza conferma la natura ondulatoria della luce.

11 3. L'esperimento di Young T. Young nel 1801 fece il primo esperimento con due fenditure. Le fenditure generano onde circolari e sincrone, che formano la figura d'interferenza.

12 Analisi dell'esperimento di Young Nelle frange luminose vi è interferenza costruttiva, in quelle scure distruttiva.

13 4. La diffrazione Facciamo passare la luce attraverso una fenditura. Si ha diffrazione quando la luce non si propaga in linea retta e invade quella che dovrebbe essere una zona d'ombra. E' un fenomeno tipico delle onde.

14 La diffrazione delle onde d'acqua e del suono Le onde sull'acqua incontrano una barriera con apertura sempre più stretta: La diffrazione è notevole quando le dimensioni della fenditura sono simili a quelle della lunghezza d'onda λ. La diffrazione del suono ci fa udire attraverso una porta semiaperta.

15 La diffrazione delle onde d'acqua e del suono Le onde diffrangono anche se trovano un ostacolo: no diffrazione diffrazione

16 5. I colori e la lunghezza d'onda Studiando diffrazione ed interferenza si verifica che a ciascun colore della luce corrisponde una particolare frequenza f (quindi lunghezza d'onda λ) dell'onda luminosa. Onde che compongono la luce bianca:

17 5. I colori e la lunghezza d'onda Gli oggetti hanno colori diversi perché, se investiti da luce bianca, assorbono alcuni colori e ne diffondono altri, quelli che vediamo. (Bianco: diffonde tutti i colori; nero: li assorbe tutti) Il colore non è una proprietà di un oggetto, ma dipende dalla luce che lo colpisce. (Una lampada rossa rende dello stesso colore tutti gli oggetti, tranne quelli neri)

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