LUCE |
||||
ESPERIMENTO 4
PROBLEMA 1 Come si propaga la luce? DISCUSSIONE E COSTRUZIONE DELLE IPOTESI DI LAVORO Qualche studente fa delle osservazioni interessanti: Studente: secondo me va dappertutto, però prosegue per linee
rette; infatti io, a casa, ho provato a puntare un laser sulla parete ed ho gettato davanti ad esso del borotalco: si
vedeva nettamente un fascio rettilineo di polvere illuminata! Studente: il
nostro compagno ci ha detto che attraverso la polvere che ha sparso si vedeva un fascio di
luce sottilissimo e rettilineo, allora ha affermato che: - La luce si propaga in linea retta... Qualche altro studente afferma: secondo me non ci sono prove per sostenere ciò. Il
laser non lo conosco e la luce delle lampadine sembra che si espanda…occorre
dimostrare sperimentalmente l’affermazione! Proviamo ad osservare le sorgenti e a mettere dei corpi di fronte ad esse. Materiale Faretti alogeni costruiti con contenitori a forma di parallelepipedo aventi le dimensioni di 50 x 50 x 100 mm, ricavati da una barra di alluminio estrusa; tali faretti hanno due aperture quadrate opposte e due fori circolari (vedi Figura 1); si possono manovrare e appendere senza scottarsi, grazie alla presenza in alto, di un pomello filettato in ferro e plastica; trasformatore di corrente da 220 V a 12 V; imbuto
di plastica opaco, cono opaco con un foro nel vertice, colapasta di metallo.
Figura 1 Procedimento
Ogni volta che parleremo di schermo e di oggetti, d’ora in poi,
sottintenderemo che le posizioni sorgente-oggetto-schermo sono come in Figura 2
(come schermo, in alcuni casi, è stato utilizzato il soffitto del laboratorio):
Figura 2 Osservazioni Osservando il faretto si vede
che la luce si propaga in tutte le direzioni a
meno che l'uomo con le sorgenti artificiali non costituisca fasci opportuni. Infatti se
copriamo i fori circolari del faretto con un coperchio metallico si vede solo il secondo
fascio che produce un quadrato di luce sul muro (che si allarga progressivamente dal
faretto al muro) Se chiudiamo i fori quadrati, dal faretto si irradiano lateralmente due
piccoli fasci di luce a forma conica. Mano
a mano che il colapasta viene avvicinato allo schermo o avvicinato alla sorgente
da un compagno di classe, ci accorgiamo che i fori del colapasta proiettati dal faretto si
rimpiccioliscono se aumenta la distanza del colapasta dal faretto e viceversa
s'ingrandiscono se diminuisce la distanza del colapasta dal faretto stesso. Quando il
colapasta è molto vicino al faretto, i
puntini si fondono in piccole strisce luminose e l’ombra non riproduce più il
“ricamo del colapasta”. Man mano che il colapasta si avvicina allo schermo l'ombra diventa più nitida e le sue dimensioni diminuiscono progressivamente fino a diventare uguali a quelle dell'oggetto, quando esso è appoggiato allo schermo. Si possono osservare ombre di varia forma cambiando la posizione dell'oggetto rispetto allo schermo. [Tutte queste osservazioni costituiscono la base per uno studio geometrico delle ombre e delle sorgenti che in questo momento viene rinviato.]
Conclusioni Dal faretto allora la luce si espande in tutte le direzioni perché il colapasta
è una mezza sfera. PROBLEMA 2 Ma la luce prosegue in linea retta? Discussione e costruzione delle ipotesi di soluzione Alcuni studenti formulano due ipotesi:
Dalle osservazioni si vede che l'ipotesi più corretta è quella n. 2, perché se fosse stata valida l’ipotesi 1, che afferma che la luce scivola sulle pareti e viene convogliata tutta in quel puntino, la luce percepita sarebbe di più. Ma, qualcuno potrebbe sostenere che il nostro occhio ne percepisce meno,
ma la luce va tutta lì. Quello che è importante è che solo quando il foro dell'imbuto e il foro del cono sono perfettamente allineati con la sorgente, si vede una macchia di luce evidente nel soffitto o sullo schermo. Infatti se mettiamo l'imbuto sul colapasta (vedi Figura 3), vedremo solo il pezzo di ombra a puntini del colapasta che l'imbuto lascia passare; se mettiamo sopra ad esso il cono col piccolo foro dobbiamo tentare un allineamento fra i fori degli oggetti e la sorgente per poter intravedere qualche puntino di luce e d'ombra del colapasta.
L'esperimento viene eseguito e quello che avevamo previsto succede. CONCLUSIONE Questo conferma l'idea di propagazione rettilinea della luce.
Figura 3 |
||||
