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 materiale2. Dispersione di guida d’onda

Dispersione di materiale

la risposta del materiale alle onde dipende dalla

frequenza

• Velocità di fase di un’onda in un mezzo uniforme:

dove è la velocità della luce nel vuoto ed è

l’indice di rifrazione del mezzo che è una funzione della frequenza o della lunghezza d’onda della luce

n

cv

c n

Legge di Snell

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

)()( 2211 sennsenn

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)

• Dispersione anomala: indice cresce il crescere della lunghezza d’onda

)()()(1 blugiallorosso nnn

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n

senarcsen

n

sensen 1

21

2

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)

• Applicazioni:1. Spettrometri2. Spettroradiometri 3. Spettroscopi4. Spettrografi

Rifrazione della luce colorata

La radiazione viene rifratta in maniera diversa a seconda della sua lunghezza d’onda.

Quella con lunghezza d’onda maggiore (es. rosso) viene rifratta meno di quella di lunghezza d’onda maggiore (es. violetto)

vetroaria

Dispersione della luce

La luce bianca non è altro che una mescolanza di tutti i colori

prismaschermo

Un prisma disperde la luce bianca nelle sue componenti colorate

Perché gli oggetti appaiono colorati?

sorgente di luce

luce diffusa

Gli oggetti colorati contengono dei PIGMENTI che DIFFONDONO solo la luce di un particolare colore, assorbendo il resto

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

rossoschermo

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

•Arcobaleni Multipli•Come si osserva•Meccanismo FisicoCos’è?Cos’è?

•Come si osserva

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.

Seneca - Naturales QuaestionesLiber I, 3, 3-5,11,12,13

Principio Fisico•Riflessione •Rifrazione

Aria

Acqua

θ θ

θ3

1 2

θ = θ 1 2

Legge Snell-Descartes

sin = sinnn

1

3

θ3 θ1

Legge della Riflessione

l’indice di rifrazionen è

Lunghezza d’onda

l’indice di rifrazione Dispersione

• 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)

luce del sole

le goccioline di pioggiadisperdono la luce bianca nelle sue componenti colorate

i diversi colori vengono rimandati indietro a diversi angoli

Come si forma l’arcobaleno?

il rosso è il colore più deviato (circa 42°)

il violetto è il colore meno deviato (circa 40°)rispetto alla luce del sole

L’arcobaleno è un’immagine del sole riflessa

nelle gocce d’acqua e scomposta nei varicolori per effetto della rifrazione

Conclusione:

E il secondo arcobaleno?La solita goccia..

La luce rimasta per formare il secondo arcobaleno è molto tenue, per questo è difficile

scorgere arcobaleni multipli ad occhio nudo

Il nuovo arcobaleno si troverà tra i 50° e i 53° e avrà i colori disposti

nell’ordine inverso

Perché il cielo è blu?

Perché il cielo è blu?

Le particelleDIFFONDONO soprattutto la radiazione blu-violetta in tutte le direzioni, ed anche verso di noi

La luce del sole colpisce le particelle che si trovano nell’atmosfera

Perché il sole al tramonto è rosso?

Perché il sole al tramonto è rosso?

La diffusione della radiazione blu è molto intensa, e nella direzione dei raggi riesce a passare solo la luce rosso-arancio

Quando il sole è basso sull’orizzonte i suoi raggi devono attraversare uno spessore maggiore di atmosfera

atmosfera

sole al tramonto

cammino lungo

sole a mezzogiornocammino breve

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 Raggio2- Degrees B Lunghezza d’onda3- Droplets C Striscia4- Ray D Gradi5- Bend E Goccioline6- Wavelength F Indice7- Spread out G Propagarsi8- Index H Spettro9- Split up I Piegare10- 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 itPASSIVE FORM

To be+ past participle. Light is reflected at the back of the dropThe sunlight is broken into a spectrumThe second bow is produced inside the droplets