Programma di OTTICA E LABORATORIO Anno Scolastico 2014-2015 Classe V P indirizzo OTTICO Prof. GIUSEPPE CORSINO
Programma di OTTICA E LABORATORIO Anno Scolastico 2014-2015 Classe V P indirizzo OTTICO Prof. GIUSEPPE CORSINO RICHIAMI DI CINEMATICA Richiami generali di cinematica, spazio, tempo, velocita, accelerazione, moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. I moti nel piano, il moto circolare uniforme concetti di periodo,frequenza, velocita' angolare e tangenziale, accelerazione centripeta, la legge oraria del moto circolare uniforme, il moto armonico, misure degli angoli nel S.I., gradi sessagesimali e radianti conversioni, introduzione alla trigonometria, il cerchio trigonometrico, le funzioni trigonometriche seno, coseno, tangente di un angolo, calcolo per angoli notevoli, relazioni fondamentali di trigonometria, rappresentazione grafica delle funzioni sinusoidali, l equazione oraria del moto armonico, l'accelerazione centripeta nel moto circolare uniforme, la rappresentazione grafica del moto armonico. LE ONDE Le onde esempi e classificazione secondo la loro natura fisica, onde trasversali e onde longitudinali, onde mono bi e tridimensionali, fronti d onda e raggi, onde armoniche, descrizione matematica di un'onda monodimensionale, la forma dell'onda, la propagazione dell'onda, espressione matematica dell'onda al variare del tempo e dello spazio, : onde trasversali e onde longitudinali, caratteristiche delle onde: pulsazione-fase-ampiezzalunghezza d onda-frequenza- forma dell onda numero d onda, equazione dell'onda armonica, la velocita di un onda armonica, energia associata alle onde, potenza tasmessa, relazione fondamentale delle onde, il teorema di Fourier, pacchetti d onda. Metodo di rappresentazione grafica di un onda trasversale monodimensionale in funzione di spazio e tempo. NATURA E PROPAGAZIONE DELLA LUCE Cenni storici, profilo scientifico degli scienziati Newton, Huyghens, Maxwell, Hertz, Eistein, Plank, ecc e del loro contributo alla comprenzione della luce, la teoria corpuscolare e ondulatoria della luce, la velocita della luce, le onde elettromagnetiche, il campo elettrico e il campo magnetico, rappresentazione grafica di un onda elettromagnetica, energia trasportata da un onda elettromagnetica, il vettore di Poynting, lo spettro delle onde elettromagnetiche, onde radio, luce visibile, raggi infrarossi, raggi ultravioletti, raggi x e gamma. Il dualismo onda e corpuscolo, la quantizzazione di Planck, i fotoni e l effetto fotoelettrico, meccanismo di quantizzazione dell energia atomica e di emissione dei fotoni, calcolo dell indice di rifrazione in funzione della lunghezza d onda,
LA POLARIZZAZIONE DELLA LUCE Studio del fenomeno, la luce naturale, la formula di Malus, le formule di Fresnel, il potere riflettente e il potere trasmittente di una superficie ottica, potere riflettente e potere trasmittente per luce polarizzata ad angolo qualsiasi, la riflettanza di una superficie per luce naturale, polarizzazione per riflessione e legge di Brewster, polarizzazione per rifrazione, la luce parzialmente polarizzata, calcolo del grado di polarizzazione, la birifrangenza, la polarizzazione per birifrangenza, prismi di nicol, Rochon, Wollaston, i polarizzatori dicroici, birifrangenza meccanica, elettrica, magnetica, lamine polarizzatrici, lamine di ritardo, compensatore di babinet. polarizzazione della luce per diffusione. INTERFERENZA DELLA LUCE Il principio di sovvraposizione, interferenza di onde di uguale ampiezza, interferenza costruttiva e distruttiva, espressione matematica di un'onda periodica di ampiezza qualsiasi, esperienza di Young, interpretazione fisica dell esperimento, condizioni di interferenza, la misura della lunghezza d onda della luce, sorgenti di luce coerente e incoerente, il reticolo, interferenza su lamine sottili, cambiamento di fase dovuto alla distanza percorsa, cambiamento di fase dovuto alla riflessione, cunei d aria, anelli di Newton, i trattamenti antiriflesso, filtri interferenziali, interferometro di Young, interferometro di Michelson, applicazione varie dell'interferenza, studio dei difetti di forma delle superfici ottiche. DIFFRAZIONE DELLA LUCE Diffrazione di Fraunhofer da una fenditura rettangolare. La diffrazione di Fresnel da una fendi Tura circolare. Il reticolo di diffrazione. Diffrazione dei raggi X POTERE RISOLUTIVO Il problema della risoluzione ottica, la formula di Raleigh, il potere risolutivo lineare e angolare, il potere risolutivo dell occhio ( angolare e lineare), acuita visiva, reticoli di diffrazione e di riflessione, il potere risolutivo cromatico di un reticolo. LA DIFFUSIONE DELLA LUCE Spiegazione generale sul fenomeno della diffusione della luce, teoria della diffusione nei mezzi omogenei, diffusione della luce in relazione alle dimensioni delle particelle diffondenti, polarizzazione per diffusione, spiegazione attraverso il fenomeno della diffusione del colore del cielo e dei colori dell alba e del tramonto. LA DISPERSIONE DELLA LUCE I prismi e il loro comportamento nel caso di una luce moncromatica oppure bianca, il fenomeno della dispersione della luce, relazione tra deviazione e lunghezza d onda, il potere dispersivo di un mezzo ottico, la costringenza e il numero di abbe. LA FOTOMETRIA L energia raggiante luminosa, la curva della luminosita relativa, il flusso luminoso, l intensita luminosa, l illuminamento, la brillanza, i fotometri, le sorgenti di luce, il sole, lampade a incandescenza, lampade a scarica nei gas, lampade ad arco.
LE FIBRE OTTICHE Generalità, struttura e produzione di fibre ottiche, la riflessione totale, propagazione della luce all interno di una fibra ottica, dispersione modale, dispersione cromatica, fibre monomodali step index, e fibre multimediali con indice a gradino ( step index) e con indice a variazione graduale ( graded index), fenomeni di attenuazione LASER Cenni storici, schema grafico di funzionamento di un laser, meccanismo di emissione spontanea e di emissione stimolata, inversione di popolazione, quantizzazione energetica degli atomi e fenomeni di emissione di fotoni, cavita risonante ed effetto laser, laser a gas ( elioneon, ad anidride carbonica, ad argon, a eccimeri, al neodimio, Yag), laser a liquidi laser a semiconduttori. Applicazioni dei laser, scientifiche, tecnologiche, mediche,oftalmologiche ( fotocoagulazione della retina, cheratoctomia fotorifrattiva, rimozione della catarratta, oftalmoscopia laser, fluoroangiografia laser). LE ABBERRAZIONI OTTICHE Generalita sul problema della aberrazioni, teoria della aberrazioni al terzo ordine, la aberrazione sferica di un diottro, aberrazione sferica di una lente sottile, fattore di posizione e fattore di forma, il sistema di Coddington. Correzione della aberrazione sferica, Aberrazione per Coma, per astigmatismo per curvatura di campo, per distorsione, cromatica. Punti aplanatici di una superficie sferica, doppietto acromatico cementato e separato, considerazioni finali. OLOGRAFIA Cenni storici e principi di funzionamento. FILTRI Radiazioni uva-uvb-uvc, principali tipologie di filtri, sensibilità spettrale dell occhio. Rimini 3 giugno 2015 GLI STUDENTI IL DOCENTE