Titolo: Tra le onde. La luce. Esperimenti e teoria Autori: Laura Rossi, Margherita Spanedda...
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Titolo: Tra le onde. La luce. Esperimenti e teoria Autori: Laura Rossi, Margherita Spanedda Tematica: Partendo dallosservazione di alcuni fenomeni ottici,
Titolo: Tra le onde. La luce. Esperimenti e teoria Autori:
Laura Rossi, Margherita Spanedda Tematica: Partendo
dallosservazione di alcuni fenomeni ottici, cercare risposte sulla
natura della luce e su alcune sue propriet.
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Sono particelle! No! E unonda! Com fatta la luce?
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ParticellaOnda Oggetto materiale che si sposta da un punto
allaltro portando con s informazioni ed energia Le informazioni e
lenergia vengono trasportate senza che alcun oggetto materiale
venga trasferito realmente Piccola concentrazione di materia capace
di trasmettere energia Grande distribuzione di energia che riempie
lo spazio in cui si muove
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La luce una radiazione elettromagnetica Cio? ? ? ? ? ? ? ?
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Non facile rispondere a questa domanda ! Mumble. Mumble
Proviamo cos!
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Hai lanciato un sasso nellacqua di un lago Intorno ad esso si
allontanano onde circolari che si propagano fino alla riva
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Oggi ti senti uno scienziato e hai voglia di osservare,
definire, misurare quindi
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Osservi attentamente le onde circolari che si propagano Intorno
al sasso.
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Potresti chiamare la distanza tra una cresta donda e laltra
lunghezza donda.
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Osserva: le creste donda, ogni secondo si infrangono sulla
riva. C un certo ritmo, una certa frequenza. Ecco! Una frequenza
donda
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Ecco il modello dellonda prodotta dal sasso
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Conosci altri tipi di onde?
http://www.youtube.com/watch?v=9_TYeaOI03
0&feature=player_detailpage
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Le onde del mare
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Le onde sismiche
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Onde sonore
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Onde del mare, onde sonore, onde sismiche Sono tutte onde
meccaniche Seguono le eleggi della meccanica classica (Newton) e,
per esistere, hanno bisogno di un mezzo materiale in cui
propagarsi:aria,acqua terra
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Immagina ora un elettrone immobile.
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Come sai, lelettrone ha una carica negativa e questa carica fa
sentire la sua influenza tutto intorno alla particella. Si dice che
si generato un campo elettrico
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Supponiamo ora di far oscillare avanti e indietro l'elettrone.
l campo elettrico nei punti circostanti viene perturbato a causa
del cambiamento di distanza dallelettrone durante la sua
oscillazione. Una variazione di campo elettrico genera un campo
magnetico
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Queste oscillazioni del campo elettrico e quindi anche del
campo magnetico si propagano dall'elettrone generando le onde
elettromagnetiche.
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Un secondo elettrone, che si trovi fermo ad una certa distanza
dal primo, comincer ad oscillare non appena investito dall'onda
elettromagnetica prodotta dallaltro elettrone.
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Anche il campo elettrico del secondo elettrone, allora, verr
perturbato dalle sue oscillazioni e generer a sua volta un campo
magnetico, consentendo cos la propagazione dell'onda stessa.
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Osserva, il campo elettrico ed il campo magnetico oscillano in
direzioni tra loro perpendicolari e a loro volta perpendicolari
alla direzione di propagazione. onde trasversali. le onde
elettromagnetiche sono onde trasversali.
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Onde trasversali Direzione di propagazione parallela a quella
di propagazione Onde longitudinali Direzione di propagazione
parallela a quella di propagazione
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Le onde elettromagnetiche non hanno bisogno di supporti per
propagarsi Viaggiano tutte alla stessa velocit C = 299 792 458
m/s
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Ad esempio. Il suono di una sirena unonda che viaggia alla
velocit di 300 metri al secondo. 3x 10 2 m/s Mentre da un faro che
risplende nel buio di un porto vengono irradiate onde, questa volta
di tipo luminoso, che viaggiano a circa 300.000 km al secondo 3x 10
8 m/s
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Onda?
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Non trovi unanalogia tra i cerchi nellacqua e le oscillazioni
del nostro elettrone?
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Tutte le onde hanno le seguenti caratteristiche: Ampiezza
Ampiezza : l'intensit della vibrazione. Frequenza Frequenza : il
numero di onde che passano per un punto in un secondo. (unit di
misura Hertz) Lunghezza d'onda Lunghezza d'onda : la distanza
percorsa dall'onda tra due picchi. (unit di misura metro) Le
caratteristiche
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Le lunghezze d'onda delle radiazioni elettromagnetiche variano
dalle centinaia di kilometri a dimensioni dell'ordine del nucleo
atomico (10 -13 m, pari a un decimilionesimo di milionesimo di
metro). Le corrispondenti frequenze variano quindi da qualche kHz a
un numero di Hz dell'ordine di 10 22. L'energia della radiazione
varia proporzionalmente alla frequenza.
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Quali sono le radiazioni elettromagnetiche?
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onde radio A basse energie abbiamo le onde radio che possono
variare da lunghezze d'onda delle dimensioni di una citt fino alle
dimensioni di una persona, ad esempio una radio che trasmette a 100
MHz presenta una lunghezza d'onda di 33 cm, esse vengono usate per
la comunicazione, possono essere emesse per mezzo di un campo
elettrico oscillante su un'antenna.
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Le microonde Le microonde invece hanno le dimensioni di una
capocchia di spillo, vengono emesse con circuiti elettrici chiamati
Claystron e Magnetron, il loro utilizzo legato all'aviazione civile
e militare con i Radar e ai forni a microonde per cucinare
cibi.
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Gli infrarossi O ltre le microonde ci sono i raggi infrarossi,
da noi percepiti sotto forma di calore, sono detti anche raggi
termici. L'emissione infrarossa deriva dallo spettro di corpo nero,
in pratica un corpo qualsiasi emette radiazione elettromagnetica
con un picco ad una lunghezza d'onda inversamente proporzionale
alla temperatura del corpo emittente, per cui un corpo
relativamente freddo come quello di un essere umano (36C) emette la
maggior parte della sua radiazione nell'infrarosso.
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Per capirci meglio osserviamo l'immagine del gattino riportata
a fianco, il naso freddo indicato di colore azzurro, mentre le
parti arancioni come gli occhi e i lobi pi interni delle orecchie
sono quelle pi calde. In astronomia gli astri pi luminosi in
infrarosso sono spesso quasi invisibili in ottico perch troppo
freddi per emettere luce visibile. Queste radiazioni si presentano
con lunghezze d'onda delle dimensioni cellulari.
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La Luce Questo tipo di radiazione elettromagnetica ha
un'energia i grado di rompere i legami molecolari di alcune
sostanze presenti nelle cellule della retina favorendo lo sviluppo
di un impulso elettrico che mediante il nervo ottico viene
trasferito al cervello ed interpretato come immagine; quindi questa
l'unica banda in grado di essere percepita con gli unici strumenti
forniti dalla natura, quindi un'immagine astronomica in un'altra
banda un processo dovuto ad uno strumento e un terminale che
consente di modificare una sequenza di luminosit in una certa banda
in una sequenza di colori di luce in modo da poterla vedere. Questo
possibile perch la luce non percepita in modo uniforme dal nostro
occhio ma sotto forma di una sequenza di colori infatti le
radiazioni luminose a pi bassa energia con lunghezza d'onda di 700
nm producono solo alcune reazioni nella retina e vengono percepite
col colore rosso, quelle pi energetiche con lunghezza d'onda di 400
nm invece producono molte pi reazioni e vengono percepite col
colore violetto.
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L'ultravioletto L a radiazione ultravioletta invece ha
un'energia pi elevata di quella visibile, questi raggi sono quasi
totalmente schermati dallo scudo di ozono che dovrebbe avvolgere il
nostro pianeta e che attualmente sembra presentare degli
assottigliamenti. La notevole energia associata a questa radiazione
causa dell'abbronzatura durante l'esposizione ai raggi solari e in
alcuni casi una massiccia esposizione pu essere causa di tumori. Le
lunghezze dell'onda sono paragonabili alle dimensioni molecolari,
esse hanno anche energie prossime a quelle necessarie per spezzare
i legami molecolare e spesso vengono assorbite da molecole.
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I raggi X I raggi X furono scoperti da Rntgen. Immediatamente
ci si accorse che, grazie all'enorme energia posseduta, avevano
straordinarie capacit di penetrazione della materia. Questa
propriet li rende assai pericolosi, in quanto favoriscono lo
sviluppo del cancro.
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Tuttavia essi sono anche di estrema utilit in medicina per
ottenere radiografie ed in molti campi della fisica, per esempio
per lo studio delle strutture cristalline. In quest'ultimo caso si
sfrutta la propriet di alcuni raggi X di avere una lunghezza d'onda
paragonabile alla distanza interatomica e alle dimensioni atomiche
per cui i raggi X vengono diffusi in maniera differente a seconda
dell'orientazione del cristallo.
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I raggi gamma I raggi gamma sono le radiazione
elettromagnetiche pi energetiche che si conoscano, la loro scoperta
risale allo studio delle emissioni radioattive dei nuclei atomici,
la loro capacit di penetrazione straordinaria e i meccanismi di
produzione sono sempre legati a processi nucleari o di fisica delle
particelle elementari. La lunghezza d'onda di queste radiazioni
dell'ordine delle dimensioni nucleari, le energie in gioco possono
arrivare a toccare un miliardo di elettronvolt oltre 200 milioni di
volte l'energia del visibile e ci rende conto della loro
straordinaria capacit di penetrazione.elettronvolt
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Come viene generata la luce solare? Il Sole non ha una
superficie nettamente definita come la Terra, poich, data la sua
altissima temperatura, non altro che gas. Quella che ci appare come
una superficie uno strato dell'atmosfera solare, la "fotosfera"
(sfera di luce), la quale emette luce ("irradia") a causa della sua
alta temperatura.