Ottica geometrica
Ottica geometrica è una simulazione interattiva gratuita di StudyFi Lab. Funziona direttamente nel browser, senza registrazione e senza installare nulla.
Lenti, specchi, rifrazione e un prisma
Esperimenti
Lente convergente
Una lente convergente devia i raggi paralleli verso il fuoco F′. Tre raggi principali individuano l’immagine: quello parallelo all’asse passa per F′, quello per il centro prosegue diritto e quello per F esce parallelo all’asse. Vale l’equazione delle lenti 1/f = 1/p + 1/q e l’ingrandimento è m = −q/p.
Prova questo: Porta l’oggetto a 2f: l’immagine è grande uguale e capovolta. Poi avvicinalo entro la distanza focale.
Lente divergente
Una lente divergente allarga i raggi come se provenissero dal fuoco F′ dalla parte dell’oggetto. I loro prolungamenti all’indietro (tratteggiati) si incontrano da quella parte, quindi l’immagine è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita. La distanza focale è negativa e vale ancora 1/f = 1/p + 1/q.
Prova questo: Trascina l’oggetto lontano e poi vicinissimo alla lente: l’immagine resta tra la lente e F′ e non si capovolge mai.
Specchio concavo
Uno specchio concavo riflette i raggi paralleli nel fuoco F, a metà strada dal centro di curvatura (f = R/2). Il raggio diretto al vertice si riflette con lo stesso angolo e quello che passa per F torna parallelo all’asse. Anche qui vale 1/f = 1/p + 1/q; l’immagine reale si forma davanti allo specchio.
Prova questo: Porta l’oggetto tra F e lo specchio: ottieni un’immagine diritta e ingrandita dietro di esso, come in uno specchio da trucco.
Specchio convesso
Uno specchio convesso riflette i raggi allargandoli, come se provenissero da un fuoco dietro lo specchio. I loro prolungamenti si incontrano dietro di esso, quindi l’immagine è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita. La distanza focale è negativa e vale 1/f = 1/p + 1/q: per questo si usano agli incroci e sulle auto, dove offrono una visuale ampia.
Prova questo: Accorcia la distanza focale (uno specchio più curvo): l’immagine si rimpicciolisce e ci sta più ambiente.
Rifrazione e riflessione totale
Al confine tra due mezzi un raggio viene in parte riflesso e in parte rifratto secondo la legge di Snell, n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂. Entrando in un mezzo più denso si avvicina alla normale, entrando in uno meno denso se ne allontana. Se passa nel mezzo meno denso con un angolo maggiore dell’angolo limite θc = arcsin(n₂/n₁), il raggio rifratto scompare e si ha riflessione totale.
Prova questo: Metti acqua sopra e aria sotto e aumenta l’angolo: oltre 48,8° tutta la luce viene riflessa.
Dispersione in un prisma
L’indice di rifrazione del vetro dipende dalla lunghezza d’onda: secondo la formula di Cauchy n(λ) = A + B/λ², la luce viola ha un indice maggiore di quella rossa. Il prisma devia quindi ogni colore in modo diverso e la luce bianca si apre in uno spettro. La deviazione δ = θ₁ + θ₂ − A è massima per il viola.
Prova questo: Ruota il prisma e cerca la deviazione minima: allora il fascio dentro il vetro corre parallelo alla base.
Domande frequenti
Che cos’è Ottica geometrica?
Ottica geometrica è una simulazione interattiva gratuita di StudyFi Lab. Funziona direttamente nel browser, senza registrazione e senza installare nulla. Lenti, specchi, rifrazione e un prisma
Ottica geometrica è gratuito?
Sì. Ottica geometrica è completamente gratuito. Funziona nel browser su computer, tablet e telefono, e non serve un account.
Cosa posso esplorare in Ottica geometrica?
Lente convergente, Lente divergente, Specchio concavo, Specchio convesso, Rifrazione e riflessione totale, Dispersione in un prisma.
Che cosa mostra l’esperimento «Lente convergente»?
Una lente convergente devia i raggi paralleli verso il fuoco F′. Tre raggi principali individuano l’immagine: quello parallelo all’asse passa per F′, quello per il centro prosegue diritto e quello per F esce parallelo all’asse. Vale l’equazione delle lenti 1/f = 1/p + 1/q e l’ingrandimento è m = −q/p.
Che cosa mostra l’esperimento «Lente divergente»?
Una lente divergente allarga i raggi come se provenissero dal fuoco F′ dalla parte dell’oggetto. I loro prolungamenti all’indietro (tratteggiati) si incontrano da quella parte, quindi l’immagine è sempre virtuale, diritta e rimpicciolita. La distanza focale è negativa e vale ancora 1/f = 1/p + 1/q.
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