Specchi e lenti - Liceo Varchi
Specchi e lenti - Liceo Varchi
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Cominciamo con gli specchiÖ<br />
<strong>Specchi</strong> e <strong>lenti</strong><br />
<strong>Specchi</strong> piani<br />
Un raggio di luce segue una traiettoria rettilineaÖ<br />
Öma se facciamo incidere il raggio su uno specchio piano vediamo che<br />
viene riflesso. Ma come viene riflesso?<br />
Mettendo un goniometro sullo schermo possiamo verificare cheÖ..
In particolare se il raggio Ë perpendicolare allo specchio vediamo cheÖ<br />
Con un fascio di raggi abbiamo la stessa cosa:
Attivit‡ con gli specchi piani<br />
1)
2) Osserviamo le immagini prodotte da due specchi posizionati<br />
in modo da formare un dato angoloÖ<br />
Quante immagini si formano se líangolo tra gli specchi Ë di 90 ?<br />
E se líangolo Ë di 60 ?<br />
PerchÈ?<br />
Prova a spiegare quello che accade facendo un disegno.
3)Una misura fatta Öcon la luce!<br />
Materiali<br />
- 1 o 2 cartoncini bristol<br />
- carta velina o carta semitrasparente da forno<br />
Carta<br />
semitrasparente<br />
Costruzione<br />
- Formare un tubo con un cartoncino bristol ( oppure con due cartoncini infilati uno<br />
dentro líaltro in modo da ottenere un tubo pi˘ lungo e, di conseguenza, una misura<br />
pi˘ accurata)<br />
- incollare ad una estremit‡ del tubo un foglio di carta velina;<br />
- chiudere líaltra estremit‡ del tubo con un cartoncino (tipo confezione di cereali)<br />
avente al centro un forellino fatto con uno spillo<br />
C F<br />
D<br />
Cilindro fatto con<br />
cartoncino bristol<br />
Metodo di misura<br />
I raggi provenienti dal sole e passanti nel forellino di entrata del tubo formano sulla<br />
carta velina una macchia luminosa circolare di diametro CD.<br />
Se indichiamo con l la lunghezza del tubo e altezza del triangolo CDF e con d la<br />
distanza Terra ñ Sole poichÈ i triangoli CDF e ABF sono simili ( quindi basi e altezze<br />
corrispondenti sono in proporzione) abbiamo che<br />
l : CD = d : AB<br />
Forellino fatto con<br />
spillo<br />
La misura di l e CD permette quindi di determinare il rapporto d: AB, ovvero il<br />
numero che esprime la distanza tra la Terra e il Sole scegliendo come unit‡ di misura<br />
il diametro solare. In altre parole il numero d: AB corrisponde al numero di Soli<br />
immaginari che potrebbero essere affiancati tra il pianeta Terra e il Sole!<br />
A<br />
B
<strong>Specchi</strong> sferici<br />
Vediamo adesso cosa accade se facciamo incidere il fascio di luce su uno<br />
specchio sferico cioË a forma di calotta sferica: se la parte riflettente Ë<br />
quella interna (specchio concavo) il fascio viene riflesso ma osserviamo<br />
che i raggi riflessi .Ö<br />
mentre se la parte riflettente Ë quella esterna (specchio convesso) vediamo<br />
che i raggi riflessi Ö
Corpi trasparentiÖ.<br />
Vediamo adesso cosa accade se facciamo incidere il raggio di luce su un<br />
semicilindro di materiale trasparente: il raggio passa, ma viene deviato.Öe<br />
viene chiamato raggio rifratto.<br />
Con un fascio di raggi il fenomeno Ë ancora pi˘ evidente e posizionando il<br />
semicilindro in modo che la faccia piana sia perpendicolare ai raggi di luce<br />
i raggi incidenti osserviamo che i raggi rifrattiÖ.
Se il semicilindro Ë posizionato con la faccia piana a 45 rispetto al<br />
cammino del raggio il raggio vieneÖ riflesso!<br />
Possiamo deviare il cammino della luce ad angolo retto anche utilizzando<br />
un prisma trasparente a base triangolare posizionandolo in modo<br />
opportuno:
Lenti convergenti e divergenti<br />
Le <strong>lenti</strong> sono corpi trasparenti delimitati da calotte sferiche ( o da almeno<br />
una calotta sferica) e possono essere pi˘ spesse al centro o alle estremit‡.<br />
Osserviamo che se facciamo incidere un fascio di raggi di luce su una lente<br />
pi˘ spessa al centro i raggi rifratti convergono tutti in un punto (chiamato<br />
fuoco della lente perchÈ in quel punto si concentra molta energia<br />
luminosa).<br />
Per questo motivo questo tipo di lente si chiama lente convergente.<br />
Naturalmente i fuochi della lente sono due (simmetrici rispetto alla lente) e<br />
la distanza fuoco-lente viene chiamata distanza focale e generalmente Ë<br />
indicata sulla lente: se per esempio sulla lente troviamo scritto +15<br />
significa che si tratta di una lente convergente di distanza focale 15 cm.
Se invece prendiamo una lente pi˘ spessa ai bordi osserviamo che i raggi<br />
rifratti divergono, ma che i loro prolungamenti allíindietro passano per uno<br />
stesso punto che viene chiamato fuoco virtuale.<br />
Questo tipo di lente si chiama lente divergente e in genere la sua distanza<br />
focale viene indicata con un numero negativo.<br />
Se per esempio sulla lente troviamo -15 significa che la distanza lentefuoco<br />
virtuale Ë di 15 cm.
Immagini prodotte da una lente convergente<br />
Se poniamo una candela davanti ad una lente convergente possiamo<br />
raccogliere líimmagine della candela su uno schermo se posizioniamo lo<br />
schermo ad una data distanza dalla lente.<br />
Variando la distanza della lente dalla candela possiamo raccogliere<br />
immagine capovolte e di diversa dimensioneÖ
Quali sono le posizioni della lente che forniscono immagini<br />
rimpicciolite?<br />
E qual Ë la distanza lente-candela per cui si ottiene uníimmagine della<br />
stessa dimensione della candela? E per quale distanza lente-candela<br />
líimmagine risulta ingandita?<br />
In particolare ci accorgiamo che quando la distanza tra la lente e la<br />
candela Ë uguale alla distanza focale della lente (che Ë scritta sulla lente)<br />
non riusciamo pi˘ a raccogliere líimmagineÖË come se líimmagine si<br />
formasse a grande distanza (la vediamo sul muro).<br />
E se la distanza lente-candela Ë minore della distanza focale cosa<br />
accade?<br />
Non riusciamo pi˘ a raccogliere uníimmagine sullo schermo posto al di<br />
l‡ della lente: se perÚ ci posizioniamo dalla parte della lente vediamo<br />
uníimmagine ingrandita e diritta.<br />
Questa Ë la situazione in cui usiamo la lente come lente di<br />
ingrandimento!
Attivit‡ con le <strong>lenti</strong><br />
1)Combinazioni di <strong>lenti</strong>.<br />
Cosa accade se combiniamo due <strong>lenti</strong> convergenti?<br />
Come appare un oggetto se lo osserviamo attraverso due <strong>lenti</strong>, per<br />
esempio di +10 e +30?<br />
Se un piccolo oggetto Ë posto vicino alla lente di +10 e mettiamo<br />
líocchio dalla parte della lente di +30 regolando la distanza tra le <strong>lenti</strong><br />
vedremo líoggetto ingrandito e capovolto: abbiamo ottenuto un<br />
microscopio!<br />
Se invece un oggetto Ë posto piuttosto lontano dalla parte della lente di<br />
+30 e noi guardiamo dalla parte della lente di +10 riusciamo a vederlo<br />
distintamente (anche se capovolto): abbiamo ottenuto un telescopio!<br />
Possiamo provare anche con una lente di +50 e una di +200Ö.