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Ottica
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Introduzione storica
Pitagora - VI sec. A.C.
L’occhio invia raggi
visuali
Simulacri emessi dagli
oggetti
Democrito - V sec. A.C.
Euclide - IV sec. A.C.
L’Ottica
• Legge della riflessione
• Riflessione negli specchi piani e sferici
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Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.
Galileo Galilei
Cannocchiale galileiano
1609
Johannes Kepler
Cannocchiale kepleriano
1610
1604 Ad Vitellionem
Paralipomeni
• Primo trattato di ottica geometrica
• Immagini generate da specchi piani
1611 Dioptrice
• Teoria delle lenti
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Sviluppo dell’ottica geometrica – XVII sec.
Willebrord Snell Renè Descartes
Rifrazione della luce
Legge di Snell-Descartes
Esperimenti sulla
rifrazione della luce
1619
Luce composta da corpuscoli
1637
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Nascita dell’ottica ondulatoria – XVII sec.
Francesco Maria Grimaldi
Isaac Newton
Diffrazione della luce
1655
Teoria corpuscolare
della luce
1704
Christiaan Huygens
Teoria ondulatoria
della luce
1690
Dibattito sulla natura della
luce
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Dibattito sulla natura della luce – XIX sec.
Albert Einstein
e Max Planck
Fotoni1900-1905
Niels Bohr
La luce si comporta sia come un’onda
sia come una particella
1928
Teoria corpuscolare
Thomas Young
Interferenza1801
Teoria ondulatoria
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Ottica Geometrica
La luce si propaga in linea retta
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Ottica Geometrica
La luce si propaga in linea retta
Talete IV sec. A.C.
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Ottica Geometrica: la riflessione della luce
Leggi della riflessione
• Il raggio incidente, il raggio riflesso e la normale alla superficie riflettente nel punto di incidenza giacciono tutti sullo stesso piano;
• L’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione:
θi = θr
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Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
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Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
Definiamo INDICE DI RIFRAZIONE n di una materiale il rapporto tra la velocità della luce c e la
velocità della luce v nel materiale:
v
cn
c = 300.000 km/s
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Indici di rifrazione
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Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
Leggi della rifrazione
• Il raggio incidente, il raggio rifratto e la normale alla superficie di separazione dei due mezzi nel punto di incidenza giacciono tutti sullo stesso piano;
• Vale la legge di Snell:
n1 sinθ1= n2 sinθ2
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Esempion1 sinθ1= n2
sinθ2Il faro di una barca è utilizzato per illuminare di notte una cassa affondata. Sapendo che l’angolo di rifrazione θ2 è di 31°, determinare con quale angolo deve essere orientato il faro per illuminare la cassa.
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Ottica Geometrica: la rifrazione della luce
• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione minore ad un mezzo con indice di rifrazione maggiore, il raggio rifratto si avvicina alla normale (infatti se n1 < n2 allora sinθ1 > sinθ2).
• Quando la luce passa da un mezzo con indice di rifrazione maggiore ad un mezzo con indice di rifrazione minore, il raggio rifratto si allontana dalla normale (infatti se n1 > n2 allora sinθ1 < sinθ2).
n1 sinθ1= n2
sinθ2
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Ottica Geometrica: la riflessione totale
• All’aumentare dell’angolo di incidenza, aumenta anche l’angolo di rifrazione. Quando l’angolo di incidenza raggiunge un certo valore, chiamato ANGOLO LIMITE θL, l’angolo di rifrazione è di 90°.
• Quando l’angolo di incidenza è maggiore di θL il raggio rifratto manca e tutta la luce incidente viene riflessa all’interno del mezzo da cui proveniva.
n1 sinθ1= n2
sinθ2
(con n1 > n2 )
1
2sinn
nL
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Esempion1 sinθ1= n2
sinθ2Determinare l’angolo limite per la luce che si propaga dall’acqua verso l’aria.