Dispersione della luce
Qual è il legame tra luce bianca e luce colorata?
Che cos’è un prisma?
• Un prisma ottico è
un solido di
materiale omogeneo
trasparente alla
radiazione visibile
che permette la
dispersione della
luce nelle sue
componenti
cromatiche in
relazione alla
lunghezza d’onda
Dispersione della luce
• Le sorgenti di luce,
compreso il Sole, sono
policromatiche
• A ogni radiazione
monocromatica
corrisponde un
particolare indice di
rifrazione
• Un raggio di luce
incidente un prisma
viene disperso in più
raggi di diverso colore
Dispersione ottica
•
La dispersione è un fenomeno che
causa la separazione di un’onda in
componenti spettrali con diverse
lunghezze d’onda,da cui dipende la
velocità dell’onda (dispersione
cromatica):
1. Dispersione di materiale
2. Dispersione di guida d’onda
Dispersione di materiale
la risposta del materiale alle onde dipende dalla
frequenza
• Velocità di fase di un’onda
v
c
in un mezzo uniforme:
n
dove c
è la velocità della luce nel vuoto ed n è
l’indice di rifrazione del mezzo che è una funzione della
frequenza o della lunghezza d’onda della luce
Legge di Snell
n 1 sen ( 1 )  n 2 sen ( 2 )
L’angolo di rifrazione della luce in un
prisma:
• dipende dall’indice di rifrazione del
materiale di cui è composto il prisma
• varia in dipendenza della lunghezza
d’onda
l’angolo con cui la luce viene rifratta varia con
la lunghezza d’onda causando la dispersione
angolare.
• Dispersione normale: indice di rifrazione
decresce all’aumentare della lunghezza d’onda
(materiali trasparenti)
1  n (  rosso )  n (  giallo )  n (  blu )
• Dispersione anomala: indice cresce il crescere
della lunghezza d’onda
n 1 sen ( 1 )  n 2 sen ( 2 )
sen  2 
sen  1
n
 sen  1 
  2  arcsen 

 n 
Le radiazioni con
indice di rifrazione
più alto vengono
inclinate
maggiormente
(arcobaleno)
•
Fu Newton che nel 1666 chiamò spettro l’insieme dei
colori in cui si scompone la luce (spettro continuo)
•
1.
2.
3.
4.
Applicazioni:
Spettrometri
Spettroradiometri
Spettroscopi
Spettrografi
Rifrazione della luce colorata
La radiazione viene
rifratta in maniera diversa
a seconda della sua
lunghezza d’onda.
aria
vetro
Quella con lunghezza
d’onda maggiore
(es. rosso) viene rifratta
meno di quella di
lunghezza d’onda
maggiore (es. violetto)
Dispersione della luce
Un prisma disperde la luce bianca
nelle sue componenti colorate
prisma
schermo
La luce bianca non è altro che una mescolanza di tutti i colori
Perché gli oggetti appaiono colorati?
Gli oggetti colorati contengono dei PIGMENTI che
DIFFONDONO solo la luce di un particolare colore,
assorbendo il resto
sorgente
di luce
luce
diffusa
Illuminazione e colori
I colori degli oggetti dipendono anche dalla
luce che li illumina
Una luce rossa rende
dello stesso colore
tutti gli oggetti che
illumina, tranne
quelli neri.
Come ottenere luce colorata con i filtri
I filtri colorati sono oggetti semitrasparenti che contengono dei
pigmenti colorati. Questi pigmenti assorbono gran parte della
luce, e lasciano passare solo quella di un determinato colore
contiene dei PIGMENTI che
assorbono tutta la radiazione tranne
quella rossa
rosso
schermo
Cos’è?
•Arcobaleni
•Come
•Meccanismo
si osserva
Multipli
Fisico
•Come si osserva
Seneca - Naturales Quaestiones
Liber I, 3, 3-5,11,12,13
Non dubitare che la causa di questo fenomeno sia nel liquido (l'arcobaleno, infatti,
non si forma se non quando è nuvoloso), ma ricerchiamo in che modo avvenga. Certi
affermano che ci sono alcune gocce che lasciano passare i raggi del sole e altre
troppo compatte per lasciar filtrare la luce: perciò, da quelle proviene il fulgore, da
queste l'ombra, e così dall'intersecarsi delle due trae origine l'arcobaleno, nel quale
la parte che lascia entrare il sole risplende, quella che non lo ha lasciato passare e
ha proiettato la sua ombra sull'area vicino è piuttosto scura.
Principio Fisico
•Riflessione
•Rifrazione
θ1
θ2
Aria
Acqua
θ3
Legge Snell-Descartes
Legge della Riflessione
sin θ3 =
θ1 = θ 2
n è l’indice di rifrazione
n1
sin θ1
n
3
•
•
n ha un valore variabile in relazione al mezzo
n in uno stesso mezzo assume valori caratteristici per ogni lunghezza
d’onda della luce (dispersione)
Dispersione
l’indice di rifrazione
Lunghezza d’onda
Come si forma l’arcobaleno?
luce del sole
le goccioline di pioggia
disperdono la
luce bianca nelle sue
componenti colorate
il violetto è il colore meno
deviato (circa 40°)
rispetto alla luce del sole
il rosso è il colore più
deviato (circa 42°)
i diversi colori vengono
rimandati indietro a
diversi angoli
Conclusione:
L’arcobaleno è un’immagine del sole riflessa
nelle gocce d’acqua e scomposta nei vari
colori per effetto della rifrazione
E il secondo arcobaleno?
La solita goccia..
Il nuovo arcobaleno si troverà tra
i 50° e i 53° e avrà i colori disposti
nell’ordine inverso
La luce rimasta per formare il
secondo arcobaleno è molto tenue,
per questo è difficile scorgere
arcobaleni multipli ad occhio nudo
Perché il cielo è blu?
Perché il cielo è blu?
La luce del sole colpisce
le particelle che si trovano
nell’atmosfera
###
Le particelle
DIFFONDONO
soprattutto la
radiazione
blu-violetta in tutte le
direzioni, ed anche
verso di noi
Perché il sole al tramonto è rosso?
Perché il sole al tramonto è rosso?
Quando il sole è
basso sull’orizzonte i
suoi raggi devono
attraversare uno
spessore maggiore di
atmosfera
cammino breve
sole a
mezzogiorno
cammino lungo
sole al tramonto
atmosfera
La diffusione della radiazione blu è molto intensa, e nella direzione
dei raggi riesce a passare solo la luce rosso-arancio
A multicoloured arc in sky:
series of coloured arcs
(bands of light)
that can be seen when the light
from a distant source
—most commonly the Sun—
falls upon a collection
of water drops
as in rain, spray, or fog.
SUNLIGHT
RAIN
DROPS
The rainbow is observed in the
direction opposite to the Sun.
The coloured rays of the rainbow are caused by the
refraction and internal reflection of light rays that
enter the raindrop
The colours of the rainbow are
conventionally said to be red, orange,
yellow, green, blue, indigo, and violet.
Mr. Roy. G. Biv
1 - When do you usually see a rainbow?
2- Which shape has it got ?
3- Can you see a rainbow at night?
4- Have you ever seen a very big rainbow in
the sky? What was there before its
appearance? What was the weather like?
5- Apart from big rainbows in the sky, where
else can you see rainbows? When do you
notice them?
6- Where are you, when you see a rainbow?
Which position are you in relation to the
rainbow?
FOCUS ON WORDS
Match the words with their Italian
equivalents:
1- Strip
A Raggio
2- Degrees
B Lunghezza d’onda
3- Droplets
C Striscia
4- Ray
D Gradi
5- Bend
E Goccioline
6- Wavelength
F Indice
7- Spread out
G Propagarsi
8- Index
H Spettro
9- Split up
I Piegare
10- Spectrum
L Scindere, dividere
FOCUS ON STRUCTURES
In scientific or technical language , we
often use the passive form as the
emphasis is usually on the action or
what happens rather than who does it
PASSIVE FORM
To be+ past participle.
Light is reflected at the back of the
drop
The sunlight is broken into a spectrum
The second bow is produced inside the
droplets
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L’Arcobaleno