Specchio convesso

Scheda rielaborata dal dott. Fabio Panfili.

Specchio convesso, immagine di Lab2Go

Figura da A. Caforio - A. Ferilli, Corso di Fisica Sperimentale 2, Le Monnier, Firenze, 1985

Figura da https://it.openprof.com/wb/ottica_geometrica_-_specchi?ch=604

Specchio convesso

Numero di Inventario	771
Nome dello strumento	Specchio convesso

Dati scientifici

Epoca	-
Costruttore	-
Dimensioni (in mm.)	Altezza: 600 mm, diametro specchio: 315 mm, diametro base: 225 mm
Materiali (legno, metallo, vetro, plastica, gomma, ecc.)	Ottone, vetro a specchio, legno
Descrizione e funzionamento secondo la fisica classica	Lo specchio, posto su un sostegno di legno, può essere ruotato intorno ad un asse verticale. Comunemente questo tipo di specchi si usa per esigenze di visibilità ai bordi delle strade, per la retro-visione negli automezzi, ecc.. Uno specchio convesso, che riflette nella sua parte esterna, è generalmente una calotta sferica di dimensione molto più piccola della sfera ideale a cui appartiene; inoltre, per uno studio semplice, i “raggi” luminosi devono essere parassiali, cioè paralleli all'asse ottico principale. Secondo alcuni autori queste due approssimazioni si devono a Gauss. Il visitatore può consultare un buon testo di fisica classica o un sito in rete di ottica geometrica, per trovarvi la costruzione delle immagini restituite da uno specchio sferico. Inoltre per visualizzare la proprietà del fuoco di uno specchio convesso, si prega di osservare la figura 18.25. Nelle rappresentazioni grafiche lo specchio sferico si rappresenta con un arco di cerchio e sono utili: il centro di curvatura C; l’asse ottico principale che rappresenta l’asse di simmetria passante per C; il vertice V, punto di intersezione fra l’asse ottico e la calotta sferica; l’angolo di apertura tra i due raggi condotti dal centro C ai due estremi dell’arco di cerchio; gli assi secondari, cioè ogni altra retta passante per C che incontri l’arco di cerchio. Per costruire le rappresentazioni grafiche occorrono alcune regole: a) ogni “raggio” parallelo all’asse ottico origina per riflessione un “raggio” passante per il fuoco F; b) ogni “raggio” passante per il fuoco F origina un “raggio” parallelo all’asse ottico; c) ogni “raggio” passante per il centro di curvatura C, incidendo perpendicolarmente alla superficie, viene riflesso nella stessa direzione. La distanza fra l’oggetto e il vertice si dice p; la distanza fra l’immagine e il vertice si dice q; la distanza fra il fuoco e il vertice si dice f. Dunque si può dimostrare che $\frac{1} {p} + \frac{1} {q} = -\frac{1} {f} = -\frac {2} {R}$ . Dove $f = \frac {R} {2}$. Detta: “equazione dei punti coniugati”. Si tenga presente che negli specchi convessi il raggio è negativo e quindi la distanza focale f è negativa; inoltre, essendo la distanza p sempre positiva, la distanza q è sempre negativa. L'immagine si forma quindi dietro la superficie riflettente ed è sempre virtuale e rimpicciolita, visibile solo con l'occhio.
Nota	Ora ci occupiamo di come sono fatte la superfici del vetro e del metallo affinché lo specchio possa “specchiare”. Nell'ambito della teoria ondulatoria classica della luce, la lunghezza d'onda nel visibile dell'occhio umano va da 630 nm del rosso scuro ai 380 nm del violetto; l'occhio è più sensibile nel giallo-verde a 550 nm. 1 nm corrisponde a 1/1000 micron; pertanto la superficie è “liscia” quando le sue screpolature sono di dimensioni inferiori alla lunghezza d'onda di un micron, che corrisponde all'infrarosso. Isaac Newton era solito fabbricare le lenti e gli specchi per i suoi esperimenti e i suoi telescopi e sapeva che la lucidatura consisteva nell'uso di polveri dai granuli via via più minuscoli. Le superfici passavano dunque da un color grigio chiaro opaco alla trasparenza man mano che i graffi, da larghi e profondi, divenivano più lievi e sottili. Quando sono illuminati in luce bianca, l'alluminio e l'argento sono adatti per fabbricare gli specchi comuni, mentre il rame, il bronzo e l'oro danno delle colorazioni particolari. Questa fenomenologia è abbastanza complessa e l'energia riflessa dipende (nell'ambito della teoria ondulatoria classica) dalla frequenza, dall'angolo di incidenza e dallo stato di polarizzazione della luce incidente. Dal punto di vista quantistico essa dipende da come i fotoni interagiscono con gli elettroni quasi-liberi presenti nel metallo. I fotoni passano dalle molecole dell'aria a quelle del vetro non subendo particolari assorbimenti, ma mentre l'alluminio e l'argento hanno una conformazione dei legami metallici tale che gli elettroni quasi liberi interagiscono con i fotoni senza assorbirne molti alle frequenze dello spettro del visibile, le strutture del rame o dell'oro nell'interazione fotone - elettrone assorbono quei fotoni che, colpendo la retina dell'occhio, danno le sensazioni dei colori dal verde fino al violetto, mentre assorbono poco i fotoni che danno le sensazioni corrispondenti ai colori dal giallo al rosso. Le interazioni fotoni-elettroni quasi-liberi avvengono nei primi strati atomici, l'assorbimento dei fotoni nel metallo è esponenziale; infatti il metallo è opaco per la trasmissione della luce. L'alluminio e ancor meglio l'argento riflettono nel campo del visibile circa l'85% della luce incidente, tendendo al 100% verso il violetto, l'oro ad esempio riflette l'84% della luce gialla e il 33% della luce azzurra.
Bibliografia	F. S. Crawford Jr., Onde e Oscillazioni, La Fisica di Berkeley. Vol. 3, Zanichelli, Bologna 1972. AA. VV. PPC Progetto Fisica , Vol. B, Zanichelli, Bologna 1986. R. P. Feynman, QED la strana teoria della luce e della materia, Adelphi, Milano 1989. S. Pugliese Jona Fisica e Laboratorio 2, Loescher, Torino, 1984. A. Caforio - A. Ferilli, Corso di Fisica Sperimentale 2, Le Monnier, Firenze, 1985.
Eventuale iscrizione	r= m 0,80
Inventore	-

Dati storici

Data di entrata	1906
Inventario	Inventario del 31/12/95(573/614), Vecchio inventario di fisica(1051/76), Inventario del 01/12/84 (614)
Vecchi numeri di inventario	573,151,107,1051/76,614
Donato - comperato - provenienza	Comperato

Dati relativi al restauro

Stato di conservazione	Ottimale
Descrizione interventi effettuati	-
Nome restauratore	-
Osservazioni - Utilizzazione per la didattica	-

Dati relativi alla conservazione

Armadio	A1
Ripiano	R3
Scheda tecnica del produttore	no
Collocazione	Corridoio presidenza, primo piano

Sitografia

Link	Descrizione
https://it.openprof.com/wb/ottica_geometrica_-_specchi?ch=604	Ottica geometrica
https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/specchio_piano200/	Descrizione e funzionamento
https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/specchio_concavo198/	Descrizione e funzionamento
https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/specchio_convesso199/	Descrizione e funzionamento