Corpuscoli e onde
Nel XVII secolo, Isaac Newton e Christiaan Huygens proposero due modelli diversi e contrastanti per definire la natura della luce
Vs
Christiaan Huygens
Isaac Newton
La teoria corpuscolare
Isaac Newton ci dice che:
- La luce è composta da piccolissime particelle di materia emesse da sostanze luminose in tutte le direzioni.
Fino ai primi anni del XIX secolo gli scienziati ritennero valido il modello corpuscolare, il quale:
La rifrazione secondo il modello corpuscolare
Come funziona:
Secondo il modello corpuscolare ogni particella di luce che attraversa la superficie tra due mezzi trasparenti è soggetta per un breve intervallo di tempo Δt a una forza F, perpendicolare alla superficie e rivolta verso l'interno del mezzo più denso.
'Se la luce fosse fatta di corpuscoli, la sua velocità sarebbe maggiore nell'acqua o nel vetro che nell'aria'
Isaac Newton
'Se la luce fosse fatta di corpuscoli, la sua velocità sarebbe maggiore nell'acqua o nel vetro che nell'aria'
Isaac Newton
Attorno al 1850 il fisico francese Jean Bernard Leon Foucault misurò la velocità della luce con precisione sufficiente a riconoscere che il suo valore è minore nell'acqua e maggiore nell'aria.
L'indice di rifrazione dell'aria è circa uguale a 1,0003. Questo valore è cosi vicino a 1 che spesso nei calcoli non si distingue tra velocita della luce nel vuoto e velocità della luce nell'aria. Arrotondate a tre cifre significative, entrambe le velocità sono uguali a: c= 3,00 x 10⁸ m/s. L'indice di rifrazione dell'acqua è invece uguale a 1,33. Quindi, nell'acqua, la velocità della luce è =2,26 x 10⁸m/s.
Oggi sappiamo che la luce viaggia anche attraverso il vuoto, con velocità : c=299 792 458 m/s
Inoltre, i dati sperimentali mostrano che non sempre il materiale più denso ha un indice di rifrazione maggiore.Gli esperimenti di Foucault sulla velocità della luce, insieme ad altri, smentirono il modello corpuscolare a favore del modello ondulatorio. Il modello ondulatorio si impose del tutto alla fine del XIX secolo, quando trovò conferma la previsione di James Clerk Maxwell, secondo cui:
Sappiamo inoltre che la sua velocità in un mezzo con indice di rifrazione n è: v = c/n
'La luce è un'onda elettromagnetica, ossia un'onda che si propaga anche nel vuoto e ha, come grandezze variabili in funzione del tempo e della posizione, il campo elettrico e il campo magnetico,'
James Clerk Maxwell
Il principio di Huygens
Il modello ondulatorio si basa sul principio di Huygens, applicabile alla luce e a tutti i tipi di onde:
Ogni punto di un fronte d'onda è sorgente di un'onda sferica secondaria, che ha la stessa frequenza dell'onda originaria e, come fase iniziale, la fase del fronte d'onda
I fronti d'onda secondari si sovrappongono e formano un nuovo fronte d'onda, a essi tangente
We love data
La riflessione secondo il modello ondulatorio
N.B.
La rifrazione secondo il modello ondulatorio
Come ricavare la legge di Snell
II tempo che impiega l'estremo B per arrivare sul punto C della superficie rifrangente S è Δt= BC / v1. Nello stesso tempo l'onda sferica con centro in A percorre la distanza:
Il triangolo CAB è rettangolo in B e ha l'angolo interno CAB uguale all'angolo di incidenza i. Per le proprietà dei triangoli rettangoli, vale quindi la relazione:
Per ragioni analoghe, l'angolo di rifrazione r soddisfa l'equazione :
Sostituendo le ultime due formule nella precedente troviamo:
Onde luminose e fotoni
I successi del modello ondulatorio avevano fatto abbandornare il modello corpuscolare, ma la discussione sulla natura della luce si riaccese nel 1905. In quell'anno Albert Einstein scoprì che la luce, quando colpisce un metallo e provoca l'emissione di elettroni, si comporta come se fosse composta di particelle.
"In alcuni fenomeni la luce manifesta le proprietà di un'onda, in altri le proprietà di un flusso di corpuscoli."
Oggi si ritiene che entrambi i modelli siano validi e che ciascuno dei due descriva un diverso aspetto del comportamento della luce:
I corpuscoli di luce sono chiamati fotoni
Grazie per l'attenzione
Lavoro di Sergio Pastore
Quindi la sua velocità cambia direzione, piegandosi verso la perpendicolare alla superficie, e aumenta in modulo.
I due triangoli rettangoli ABC e CDA sono congruenti, perché hanno l'ipotenusa AC in comune e, come detto, i due lati AD e BC congruenti. Quindi anche gli angoli BAC=i e DCA=r sono congruenti tra loro, cioè vale l'uguaglianza i=r.
La particella acquista un'accelerazione a=Δv/Δt nella stessa direzione e nello stesso verso di F
Corpuscoli e onde
sergio.pastore2007
Created on January 12, 2024
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Corpuscoli e onde
Nel XVII secolo, Isaac Newton e Christiaan Huygens proposero due modelli diversi e contrastanti per definire la natura della luce
Vs
Christiaan Huygens
Isaac Newton
La teoria corpuscolare
Isaac Newton ci dice che:
Fino ai primi anni del XIX secolo gli scienziati ritennero valido il modello corpuscolare, il quale:
La rifrazione secondo il modello corpuscolare
Come funziona:
Secondo il modello corpuscolare ogni particella di luce che attraversa la superficie tra due mezzi trasparenti è soggetta per un breve intervallo di tempo Δt a una forza F, perpendicolare alla superficie e rivolta verso l'interno del mezzo più denso.
'Se la luce fosse fatta di corpuscoli, la sua velocità sarebbe maggiore nell'acqua o nel vetro che nell'aria'
Isaac Newton
'Se la luce fosse fatta di corpuscoli, la sua velocità sarebbe maggiore nell'acqua o nel vetro che nell'aria'
Isaac Newton
Attorno al 1850 il fisico francese Jean Bernard Leon Foucault misurò la velocità della luce con precisione sufficiente a riconoscere che il suo valore è minore nell'acqua e maggiore nell'aria.
L'indice di rifrazione dell'aria è circa uguale a 1,0003. Questo valore è cosi vicino a 1 che spesso nei calcoli non si distingue tra velocita della luce nel vuoto e velocità della luce nell'aria. Arrotondate a tre cifre significative, entrambe le velocità sono uguali a: c= 3,00 x 10⁸ m/s. L'indice di rifrazione dell'acqua è invece uguale a 1,33. Quindi, nell'acqua, la velocità della luce è =2,26 x 10⁸m/s.
Oggi sappiamo che la luce viaggia anche attraverso il vuoto, con velocità : c=299 792 458 m/s
Inoltre, i dati sperimentali mostrano che non sempre il materiale più denso ha un indice di rifrazione maggiore.Gli esperimenti di Foucault sulla velocità della luce, insieme ad altri, smentirono il modello corpuscolare a favore del modello ondulatorio. Il modello ondulatorio si impose del tutto alla fine del XIX secolo, quando trovò conferma la previsione di James Clerk Maxwell, secondo cui:
Sappiamo inoltre che la sua velocità in un mezzo con indice di rifrazione n è: v = c/n
'La luce è un'onda elettromagnetica, ossia un'onda che si propaga anche nel vuoto e ha, come grandezze variabili in funzione del tempo e della posizione, il campo elettrico e il campo magnetico,'
James Clerk Maxwell
Il principio di Huygens
Il modello ondulatorio si basa sul principio di Huygens, applicabile alla luce e a tutti i tipi di onde:
Ogni punto di un fronte d'onda è sorgente di un'onda sferica secondaria, che ha la stessa frequenza dell'onda originaria e, come fase iniziale, la fase del fronte d'onda
I fronti d'onda secondari si sovrappongono e formano un nuovo fronte d'onda, a essi tangente
We love data
La riflessione secondo il modello ondulatorio
N.B.
La rifrazione secondo il modello ondulatorio
Come ricavare la legge di Snell
II tempo che impiega l'estremo B per arrivare sul punto C della superficie rifrangente S è Δt= BC / v1. Nello stesso tempo l'onda sferica con centro in A percorre la distanza:
Il triangolo CAB è rettangolo in B e ha l'angolo interno CAB uguale all'angolo di incidenza i. Per le proprietà dei triangoli rettangoli, vale quindi la relazione:
Per ragioni analoghe, l'angolo di rifrazione r soddisfa l'equazione :
Sostituendo le ultime due formule nella precedente troviamo:
Onde luminose e fotoni
I successi del modello ondulatorio avevano fatto abbandornare il modello corpuscolare, ma la discussione sulla natura della luce si riaccese nel 1905. In quell'anno Albert Einstein scoprì che la luce, quando colpisce un metallo e provoca l'emissione di elettroni, si comporta come se fosse composta di particelle.
"In alcuni fenomeni la luce manifesta le proprietà di un'onda, in altri le proprietà di un flusso di corpuscoli."
Oggi si ritiene che entrambi i modelli siano validi e che ciascuno dei due descriva un diverso aspetto del comportamento della luce:
I corpuscoli di luce sono chiamati fotoni
Grazie per l'attenzione
Lavoro di Sergio Pastore
Quindi la sua velocità cambia direzione, piegandosi verso la perpendicolare alla superficie, e aumenta in modulo.
I due triangoli rettangoli ABC e CDA sono congruenti, perché hanno l'ipotenusa AC in comune e, come detto, i due lati AD e BC congruenti. Quindi anche gli angoli BAC=i e DCA=r sono congruenti tra loro, cioè vale l'uguaglianza i=r.
La particella acquista un'accelerazione a=Δv/Δt nella stessa direzione e nello stesso verso di F