Obiettivo

Passare dalla percezione di “macchie di luce” all’idea di fascio di luce.

Materiale

• Torcia a penna (torcia che produce “macchie” di luce ben definite e abbastanza omogenee)

• Proiettore da diapositive

• Laser pointer

• Teli bianchi di stoffa sottile (tipo lenzuola) fissati a 2 bastoni (tipo manici di scopa) (foto)

• Bottiglie di plastica a sezione circolare da 1,5- 2 litri. Le bottiglie piene d’acqua e legate con lo scotch a gruppi di 4 possono essere usate come base per sostenere i bastoni. (foto)

• Scotch largo (da pacchi)

• Alluminio (in rotolo, tipo quello da alimenti)

• Telaietti da diapositive

• Talco, gesso, ….. cancellino, piumino da talco

• Scatola di cartone (per esempio da scarpe) con un foro di dimensioni adatte a sostenere la torcia e il laser (foto)

Come procedere

1. Accendere la torcia davanti alla parete di un ambiente oscurato:

   • cambiare l’ orientamento della torcia stando sempre nella stessa posizione

   • avvicinarsi e allontanarsi dalla parete senza variare l’orientamento della torcia

   • esplorare lo spazio tra la torcia e la parete muovendovi variamente il telo bianco, teso tra i due bastoni (spostare il telo parallelamente a se stesso; ruotarlo su se stesso intorno a uno dei lati; ….)

2. Accendere la torcia nella scatola e osservare attentamente le pareti e l’interno della scatola dall’alto; ripetere l’osservazione mentre si fa cadere nella scatola talco o gesso (ad esempio sbattendo il cancellino o un piumino da talco).

3. Ripetere le esperienze dei punti 1 e 2 utilizzando il laser (NB il fascio laser non deve mai entrare negli occhi né direttamente né dopo aver colpito superfici riflettenti, limitarsi a superfici diffondenti quali muri, cartone e stoffa. Porre attenzione a non orientare il laser verso vetri, specchi, superfici molto lisce).

4. Ripetere le esperienze del punto 1 utilizzando come sorgente di luce un proiettore da diapositive.

Cosa si vede

Sulla parete si nota una macchia di luce che si sposta “seguendo” l’orientazione della sorgente di luce.

Allontanandosi dalla parete:

• nel caso della torcia e del proiettore la macchia si allarga e diventa meno intensa

• nel caso del laser non è percepibile nessuna variazione di intensità e si può notare un leggero allargamento solo se ci si allontana di molto

Sul telo bianco si vedono macchie di luce che cambiano forma e dimensione al variare della posizione del telo. In particolare:

• disponendo il telo parallelamente alla parete e muovendolo dalla sorgente verso la parete, nel caso della torcia (o del proiettore) si vede la macchia di luce allargarsi progressivamente mantenendo la stessa forma;

nel caso del laser la macchia mantiene la stessa forma e le stesse dimensioni

• ruotando il telo la macchia di luce cambia forma e dimensioni qualunque sia la sorgente.

Nella scatola le osservazioni che si possono fare inizialmente sono analoghe alle precedenti.
In presenza della polvere (di gesso, talco, ….)

• nel caso della torcia  si ha la percezione di un fascio di luce che collega la sorgente con la macchia sulla parete allargandosi via via (tronco di cono),

• nel caso del laser si ha la percezione di un fascetto di luce rossa (cilindro molto stretto).

• Al depositarsi della polvere sul fondo della scatola i fasci appaiono sempre più rarefatti fino a divenire invisibili.

Al depositarsi della polvere sul fondo della scatola i fasci appaiono sempre più rarefatti fino a divenire invisibili.

Conclusioni e interpretazione

Dalla sorgente esce un “fascio” di luce di forma e dimensioni che dipendono dal tipo di sorgente.
La luce non si vede, si vedono intensamente illuminate le superfici degli oggetti colpiti dalla luce diretta, le zone di parete o di telo che intersecano il fascio di luce e la diffondono nello spazio circostante permettendole di arrivare ai nostri occhi.
Muovendo il telo tra la sorgente e la parete la successione delle macchie luminose può dare una prima idea della forma del fascio nello spazio. La figura sottostante evidenzia la ricostruzione della forma del fascio nello spazio a partire dalla successione di macchie luminose illustrata nella serie di immagini precedenti.

Usando il proiettore con telaietto vuoto, rettangoli illuminati via via più grandi fanno pensare a un fascio a forma di tronco di piramide. Inserendo nel telaietto un foglio opaco (ad esempio foglio di alluminio) con fori di forme diverse è possibile cambiare la forma del fascio.

Quando si ha la sensazione di vedere il fascio di luce, quel che si vede è un insieme di particelle illuminate dalla luce nel suo propagarsi dalla sorgente nello spazio. Le particelle di gesso, talco, …. diffondono in tutte le direzioni la luce che le colpisce; il nostro occhio, ricevendo parte di questa luce, vede una serie di punti illuminati che “visualizzano” il percorso del fascio. Le particelle cadono via via sul fondo della scatola finchè il fascio torna ad essere “invisibile”.