Argomento: ottica fisica e geometrica

Problema: come si comporta una lente convergente nei confronti della luce ?

Prime osservazioni: conosciamo dalla nostra esperienza precedente il comportamento della luce nei confronti di corpi sferici, cilindrici, trasparenti ( vedi esperienze di lettura di una pagina di giornale attraverso un contenitore trasparente pieno d'acqua ). Inoltre abbiamo approfondito lo studio del comportamento della lente nei confronti della luce attraverso diverse osservazioni.

Ipotesi di lavoro: pensiamo di costruire un banco ottico come nella foto.

Pensiamo poi di misurare la distanza dell'oggetto e la distanza dell'immagine dalla lente raccogliendo i dati in tabella.

Per intenderci meglio illustreremo l'esperimento con il seguente schema:

La lettera r sta ad indicare l'asse ottico, mentre H1 è l'oggetto e H2 è l'immagine, F1 e F2 sono i fuochi.

Abbiamo posto la candela a distanza H1O dalla lente, e notiamo che se questa è uguale alla distanza fra la lente e l'immagine, quest'ultima appare reale, capovolta, uguale (H1O = 2f). Se invece la distanza è minore della distanza compresa tra la lente e l'immagine, la figura risulta reale, capovolta, ingrandita (f < H1O < 2f), mentre se è maggiore della distanza tra la lente e l'immagine, quest'ultima è reale, capovolta e rimpicciolita (H1 > 2f).

Supponiamo che tra s1, la distanza tra l'oggetto e il fuoco, e s2, la distanza tra l'immagine e il fuoco, ci sia una relazione di proporzionalità inversa.

Determinata la distanza focale della lente f (F1O) = 25 cm, abbiamo raccolto i dati in tabella:

Calcolando: f . f = 25 . 25 = 625

Conclusioni: attraverso i dati raccolti abbiamo potuto formulare la legge di Newton:

Alla stessa si perviene anche per via geometrica.

Museo di Fisica di Bologna - Ottica