X EDIZIONE DELLA SETTIMANA SCIENTIFICA

I.C. MASSARI GALILEI CLASSI III A e III D

CON LA PARTECIPAZIONE DELLE CLASSI II A e II B

Nature of LightNewton’s corpuscular theory of light

A long time ago …

Aristotle (384 - 322 B.C.), an ancient Greek, thought that we see the world by sending “something” out of our eye and that reflects from the object.

In the17th century, two scientists had different views about the nature of light …

Christian Huygens (1629/1695)

Isaac Newton (1643/1727)No! Light is

particles

Light is waves

In the 17th century, some properties of light were already known. For example:

• Light has different colours.

• Light can travel through a vacuum.

• Light can be reflected and refracted.

Newton was the “winner”…(at that time!)

Why does light have

different colours?

Why does light travel in straight

lines?

Why can light travel through a vacuum?

Isaac Newton observed that a thin beam of sunlight hitting a glass prism on an angle creates a band of

visible colors that includes red, orange, yellow, green, blue, indigo and violet.

This occurred because different colors travel through glass at different speeds.

So he proposed his “particle theory of light” to explain the characteristics of light.

I think light is a stream of

tiny particles called

Corpuscles

(source: “Opticks”, published by Isaac Newton in 1704)

1. Light consists of very tiny particles known as “corpuscles”. Every elumiscent source like the sun or a candle emit these corpuscles.

2. These corpuscles on emission from the source of light travel in straight line with high velocity in all possible directions.

3. When these particles enter the eyes, they produce image of the object or sensation of vision.

4. Corpuscles of different colours have different sizes.

Newton’s particle theory of light had a greater explanatory power than Huygens’ wave theory and dominated optics during the 18th century even if it was not correct.

La luce

L'illuminazione elettrica ebbe diffusione enorme grazie anche al progredire delle tecnologie nel campo dell'elettricità. Il primo sistema di illuminazione

pubblica tramite lampade a filamento incandescente fu attuato a New York nel 1882.

La prima applicazione dell'illuminazione elettrica avvenne con le lampade ad arco di Humphry Davy nel 1813. Il

sistema non ebbe particolare diffusione e la prima vera applicazione utile dell'elettricità nel campo

dell'illuminazione la si ebbe solo con le lampade ad incandescenza, come quella proposta da Wilson Swan nel

1878 e quella di Thomas Edison nel 1879.

Adesso si sta sviluppando l'illuminazione tramite diodi led, che hanno una elevata efficienza luminosa.

Ma come si forma l’arcobaleno?Come già sappiamo, l'arcobaleno è

un arco luminoso in cui si può osservare la scomposizione della

luce nei suoi vari colori.

Come si forma?L'arcobaleno si forma per la riflessione totale e la diffusione della luce.

Per ricavare l’arcobaleno primario esiste un modo. Come vediamo nell’ immagine qui accanto, il raggio di luce subisce una rifrazione nell'attraversare la superficie della goccia d'acqua e incide sulla seconda superficie con un angolo maggiore dell'angolo limite, quindi si riflette totalmente, per poi uscire dalla stessa parte da cui è entrato. In questo modo si ottiene l'arcobaleno primario

Per approfondire l’argomento… Quali sono i colori della luce?

I colori dell'arcobaleno ovvero rosso, arancione, blu

giallo, verde, indaco e violetto, costituiscono lo

spettro base da cui è formata tutta le luce che noi

vediamo.

E, come possiamo osservare in questa immagine, se

vengono mescolati fra loro otterremo vari colori.

Il 1° paese che usa l’energia rinnovabile è: Burlington (Vermont, USA)

L’energia rinnovabile che utilizza questa città viene ricavata da impianti eolici

Il 2° Paese che usa energia rinnovabile è: Feldheim

Il 3° Paese che usa energia rinnovabile è: Kisielice

Cosa sono i led e perché sono molto efficaci per l’illuminazione?

Il led è un componente elettronico che emette una

luce priva di infrarossi. L’illuminazione led è più

efficiente dal punto di vista energetico, ha una durata

maggiore ed è più sostenibile .

Come sono fatte le lampadine a led?

La luce si propaga a una velocità finita. Anche gli

osservatori in movimento misurano sempre lo stesso valore di c, la velocità della

luce nel vuoto risale a 300 000 km/s. La velocità della

luce è stata misurata molte volte da numerosi fisici. Il primo tentativo di misura

venne compiuto da Galileo Galilei con l'ausilio di lampade oscurabili ma la rudimentalità

dei mezzi disponibili non permise di ottenere alcun

valore.

Thomas Edison’s bright idea!

Do you love your cell phone movies or your digital camera? Thomas Edison

invented early versions of these modern marvels. He also invented the electric light bulb. Imagine how

different life was before his inventions!

Thomas Edison was born in 1847 in

Milan, Ohio. He was a busy, curious boy who got into trouble at school. His

teacher called him slow and when he was seven he finally lost his patience with his constant questions. Edison’s mother decided to teach him at home

and let him set up a lab in the basement.

Stop asking questions,

Thomas, you are so stupid!

Edison patented 1,093 inventions in his lifetime but the light bulb is

his most famous.

In 1879, after 1,200 experiments, Edison made a light bulb using carbonized

filaments from cotton that burned for two days. With the help of Howard Latimer,

responsible for inventing the process for manufacturing the carbon filament, the

light bulb changed the world.

Hi everybody! I’m Thomas Edison. I invented a lot of things but this is my best invention. It is the light bulb. Inside you will see two rather heavy and stiff wires they are made of iron and nickel. They are called the

leads. Stretched between them, in the center of the bulb, is the filament, a smaller wire made of tungsten, it is the working part

of the lamp.

The first light bulbs were installed in a

steamship and later in a New York

factory.

So when you turn on the light

think of Thomas Edison.

When Edison died in October 1931, entire cities were lit up by

electricity and as a tribute to this genius, all of America dimmed

lights for one minute in his honour.

This is the front and back of the Medal of the Congress of the U.S.

Come utilizzare la luce per fare fotografie

La luce è sorgente di energia per l’universo e l’immagine centrale di

molte religioni, ma è anche la risorsa più importante per un

fotografo. La parola stessa “fotografia” deriva dal Greco e

letteralmente significa “scrivere con la luce”. I fotografi giocano con la luce, sia essa potente come quella

del sole o debole come la fiammella di una candela, e quello che

catturano è la luce nelle sue molte forme e manifestazioni.

Alcune fotografie fatte per il concorso «Scatti di Luce»

LA LUCE E LE SUE APPLICAZIONI

La Luce La Luce LaserLaser

Il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation) è un dispositivo in grado di emettere un fascio di

luce coerente, monocromatica e

concentrata in un raggio rettilineo .

La luminosità delle sorgenti laser è elevatissima a

paragone di quella delle sorgenti luminose

tradizionali. i dispositivi laser hanno un vasto ventaglio di applicazioni nei campi più

disparati .

Laser e Laser e MedicinaMedicina

In medicina sono oggi disponibili diversi tipi di Laser, caratterizzati da

radiazioni di diverse lunghezze d’onda, ciascuno usato con specifiche finalità .

I vari tessuti del corpo umano assorbono in

modo differente determinate lunghezze d’onda; di conseguenza

alcuni tessuti “bersaglio” possono essere colpiti

selettivamente, lasciando pressoché

intatti quelli circostanti .

Laser In Ambito Laser In Ambito OculisticoOculistico

Un fascio di luce laser si può sostituire al vecchio bisturi del

chirurgo tradizionale con vantaggi in termini

di precisione perchè costantemente

controllato da un computer.

Laser in Ambito Laser in Ambito OdontoiatricoOdontoiatrico

Il laser utilizzato in odontoiatria è una tecnologia relativamente recente.

I vantaggi ed i benefici per coloro che si sottopongono alle cure dentali con il laser sono molteplici: nella piccola

chirurgia il non utilizzo di bisturi, l'assenza del fastidioso rumore del

trapano e delle sue stesse vibrazioni, l'inutilizzo dell'anestesia locale.

Grazie all'utilizzo del laser si ha anche l'eliminazione dell'ipersensibilità

dentale e della sgradevole sensazione di caldo e di freddo,

anche dopo aver eseguito otturazioni molto profonde.

Laser in Laser in Ambito Ambito DermatologicDermatologicoo

Il laser è uno strumento prezioso nell’ambito estetico

per trattamenti quali: epilazione permanente, macchie cutanee, foto-

ringiovanimento e molti altri .

Molti sono i vantaggi per il paziente operato con il laser:

riduzione del danno termico ai tessuti, la riduzione del dolore post-operatorio, l’assenza di

infiammazione, la riduzione di complicanze post-operatorie precoci, la riduzione di cure

post operatorie.

LE FIBRE OTTICHELE FIBRE OTTICHE

Un cavo di fibra ottica è un insieme di Un cavo di fibra ottica è un insieme di sottilissimi filamenti trasparenti di fibra in sottilissimi filamenti trasparenti di fibra in vetro o polimeri plastici, più sottili di un vetro o polimeri plastici, più sottili di un capello umano, tenuti assieme da una capello umano, tenuti assieme da una guaina in gomma. Sono realizzati per guaina in gomma. Sono realizzati per

trasportare al loro interno la luce, sfruttando trasportare al loro interno la luce, sfruttando il principio della riflessione totale.il principio della riflessione totale.

DI CHE SI TRATTA ?DI CHE SI TRATTA ?

COME VENGONO USATE ?COME VENGONO USATE ?

In una fibra ottica le onde luminose possono In una fibra ottica le onde luminose possono trasmettere fino a 1000 miliardi di dati trasmettere fino a 1000 miliardi di dati

elementari (bit) al secondo! Le principali elementari (bit) al secondo! Le principali applicazioni delle fibre ottiche sono dunque applicazioni delle fibre ottiche sono dunque

nelle telecomunicazioni. Entro il 2030 la nelle telecomunicazioni. Entro il 2030 la fibra ottica sarà presente in tutta Italia.fibra ottica sarà presente in tutta Italia.

La fibra ottica trova anche applicazioni in La fibra ottica trova anche applicazioni in campo medico con sofisticate campo medico con sofisticate

apparecchiature endoscopiche. apparecchiature endoscopiche.

PRO CONTRO

Larghezza di banda operativa molto ampia

Costo elevato.

Trasmissione su lunga distanza.

Grande capacità di trasporto di informazioni.

Immunità da interferenze elettromagnetiche.

Peso modesto.

Sicurezza relativamente alla trasmissione dei dati.

Ottima resistenza alle condizioni climatiche.

I cavi in fibra ottica presentano grandi vantaggi I cavi in fibra ottica presentano grandi vantaggi rispetto a quelli tradizionali in rame. rispetto a quelli tradizionali in rame.

FIBRA OTTICA O RAME ?FIBRA OTTICA O RAME ?

LA BIOLUMINESCENZA

Che cos’è la bioluminescenza?

La bioluminescenza è un fenomeno per cui organismi viventi emettono luce attraverso reazioni chimiche.

E’ legata soprattutto agli esseri marini, ma riguarda anche animali di terra, insetti e funghi.

Negli organismi marini gli organi produttori di luce prendono il nome di fotofori.

Il fenomeno della bioluminescenza è diffuso anche in molti batteri, alcuni dei quali originano l'effetto "milky sea" (mare di latte).

Cosa accade ?Nel principio della bioluminescenza alcune molecole emettono energia sotto forma di radiazioni luminose.La bioluminescenza implica l’uso di due composti chimici: la luciferina e la luciferasi, dove la prima cedendo elettroni alla luciferasi libera energia luminosa.

I FOTOFORI

UN FOTOFORO È UN ORGANO DI UN ANIMALE CAPACE DI PRODURRE LUCE. I FOTOFORI SONO COSÌ DIFFUSI IN GRUPPI DI ANIMALI DIVERSI ED HANNO UNA TALE VARIETÀ DI STRUTTURE DA FAR PENSARE CHE SI SIANO EVOLUTI NUMEROSE VOLTE IN MODO INDIPENDENTE.

PERCHÉ ALCUNI ANIMALI USANO L A LUCE?

Alcuni pesci abissali e alcuni insetti usano la luce come segnale di riconoscimento per individui della stessa specie e come esche per attirare le prede. Nelle lucciole la luce serve per la riproduzione. Infatti esse si attirano tra di loro con illuminandosi, per poi accoppiarsi.

PERCHE’ IL CIELO DI GIORNO E’ AZZURRO?

Il cielo di giorno è azzurro perché le

molecole dell’azoto, il gas più abbondante

nell’atmosfera, diffondono la luce

monocromatica blu.

Al tramonto e all’alba i raggi solari, inclinati, devono

attraversare uno strato di atmosfera molto spesso e quindi

le luci monocromatiche blu e verdi si esauriscono durante la

mattinata e il Sole appare giallo e rosso poiché sono gli unici

colori rimasti

Il PARADOSSO DI OLBERS è una

contraddizione tra la logica, secondo cui ci

aspetteremmo di vedere il cielo notturno

luminoso, e l'esperienza che ci mostra il

contrario.

PERCHE’ NONOSTANTE LE STELLE, IL CIELO DI NOTTE

NON SPLENDE?

Per spiegare questo paradosso sono state

utilizzate molte teorie. La migliore finora

proposta è che la luce delle stelle che si

trovano più lontane, non ha ancora fatto in tempo a raggiungere il nostro

occhio e non può quindi contribuire a rendere

luminoso il cielo.

IL CIELO CI SEMBRA NON ESSERE ILLUMINATO DALLA LUCE VISIBILE

DI TUTTE LE STELLE…

PERCHÉ?

Quando una sorgente di luce si allontana da noi, la lunghezza d'onda della

radiazione che riceviamo aumenta e quindi la luce che percepiamo sembra

arrossata e più fioca.

HANNO CONTRIBUITO ALLA REALIZZAZIONE DI QUESTO

LAVORO :TUTTI GLI ALUNNI DELLE CLASSI

III A - III D - II A - II B, IL DIRIGENTE SCOLASTICO,

PROF. F. LORUSSO, LE DOCENTI : M. AMODIO,

A. CASSONE, S. CASTELLO, C. DE VIVO, F. GRECO, E. LIPPOLIS,

A. PENNELLI, F. POTENTE, R. PUPILLO.

UN GRAZIE SPECIALE AL DOTT. FABRIZIO CILLO E A FRANCO

GIACOPINO PER LA LORO PREZIOSA COLLABORAZIONE

GRAZIE PER L’ATTENZIONE