Scopo

Dimostrare la riflessione e la rifrazione della luce attraverso lenti e specchi. Osserviamo la posizione del fuoco ed i raggi luminosi che si vengono a creare.

In prima istanza si possono fare prime osservazioni esplorative, ad esempio anche con i kit pensati per le lavagne magnetiche: Facendo attraversare le lenti dai fasci di luce generati dal laser, possiamo osservare la loro rifrazione ed il punto in cui si viene a creare il fuoco.

Lenti convergenti: generano immagini sia concave che convesse, a seconda della posizione dell’oggetto rispetto all’asse ottico e della sua distanza dalla lente. Il fuoco si viene a creare a destra della lente, quando la luce viene proiettata alla sua sinistra.

Lenti divergenti: generano immagini solo virtuali. Il fuoco si va a formare alla sinistra della lente, sempre quando la luce viene proiettata alla sua sinistra.

Per approfondire il funzionamento delle lenti convergenti è possibile fare un esperimento in cui si osserva la formazione delle immagini, ingrandite o rimpicciolite.

Setup sperimentale per la verifica della Legge dei punti coniugati. Disegno realizzato per Lab2Go dalla studentessa Alessia Gigli.

In ordine vanno inseriti su un banco ottico, attraverso l’utilizzo di portalenti, una fonte di luce bianca, una prima lente per focalizzarla, una diapositiva, la lente che si vuole caratterizzate e uno schermo. Proiettando il fascio di luce bianca sulla diapositiva, si avrà la formazione di una immagine ingrandita o rimpicciolita sullo schermo. Si possono misurare la distanza tra la diapositiva e la seconda lente p, la distanza tra la seconda lente e lo schermo q, l'altezza dell’immagine proiettata h e l'altezza h0 del soggetto della diapositiva. Note queste misure è possibile verificare La legge dei punti coniugati $$\frac{1}{p}+\frac{1}{q} \, = \, \frac{1}{f}$$ che permette di calcolare il fuoco di una lente, e la legge dell’ingrandimento $$ G \, = \, -\frac{q}{p} $$ che descrive l’ingrandimento dell'immagine riflessa rispetto alla diapositiva.

Gli specchi sono superfici riflettenti ed in quanto tali tendono a riprodurre l’immagine che gli viene posta davanti; questa immagine è però diversa a seconda dello specchio.

Specchi piani: generano immagini dritte e ribaltate, che appaiono dietro lo specchio alla stessa distanza dallo specchio rispetto all'oggetto. L’angolo che il raggio incidente forma con la normale è lo stesso che il raggio riflesso forma con quest’ultima e anche le dimensioni dell'oggetto rimangono costanti.

Specchi concavi: generano immagini di tre tipi, che dipendono dalla posizione dell'oggetto. Se questo si trova oltre il centro di curvatura dello specchio, l'immagine ottenuta è reale, capovolta e rimpicciolita; se invece si trova tra il centro di curvatura ed il fuoco l'immagine ottenuta è reale, capovolta ed ingrandita; se infine si trova tra il fuoco ed il vertice, l'immagine ottenuta è virtuale, dritta ed ingrandita.

Specchi convessi: generano immagini virtuali, localizzate dietro allo specchio, dritte e rimpicciolite.

Trovate a questo link le SCHEDE DIDATTICHE relative a esperienze di ottica geometrica su lenti e specchi.