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Capitolo 13 bis: Ottica geometrica
Descrizione
L’ottica geometrica studia la propagazione della luce considerando i raggi luminosi come linee rette.
Vengono introdotte le leggi fondamentali della riflessione e della rifrazione e analizzato il funzionamento degli strumenti ottici di base.
Leggi fondamentali
- Principio di propagazione rettilinea: In un mezzo omogeneo e isotropo, la luce si propaga in linea retta.
- Legge della riflessione: L’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione. Entrambi i raggi giacciono sullo stesso piano.
- Legge della rifrazione (Legge di Snell): n1 · sin(θ1) = n2 · sin(θ2), dove n è l’indice di rifrazione del mezzo.
- Principio di reversibilità del cammino ottico: La traiettoria seguita dalla luce è la stessa sia nel percorso diretto che in quello inverso.
Esercizi
- Calcola l’angolo di riflessione di un raggio incidente con un angolo di 35° rispetto alla normale.
- Determina l’angolo di rifrazione quando un raggio passa dall’aria (n = 1,00) all’acqua (n = 1,33) con angolo d’incidenza di 45°.
- Spiega il funzionamento di uno specchio piano e disegna la formazione dell’immagine.
- Analizza il percorso della luce attraverso una lente convergente sottile.
Attività laboratoriale
- Traccia i raggi riflessi e rifratti con l’uso di laser e fogli millimetrati per verificare le leggi dell’ottica geometrica.
- Costruzione di una semplice camera oscura e osservazione dell’inversione dell’immagine.
Risorse digitali
Esercizi
- Calcola il calore necessario per riscaldare 2 kg di acqua da 20°C a 80°C.
- Determina la temperatura finale di una miscela composta da 200 g di acqua a 90°C e 100 g di ghiaccio a 0°C.
Attività laboratoriale
Misura del calore specifico di un metallo utilizzando un calorimetro: si riscalda il campione e lo si immerge in acqua a temperatura nota, registrando la variazione di temperatura per calcolare il calore ceduto o assorbito.