C14.1 La luce: vista, emissione, riflessione e diffusione

Il Colore e la Vista

C14.1 LA LUCE IL COLORE

• La vista
• L'emissione
• La riflessione
• La diffusione

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La Luce, l'Occhio e il Cervello

• La luce solare è composta da radiazioni con diverse frequenze, a ciascuna delle quali corrisponde un differente colore dell'arcobaleno. La sovrapposizione dei colori dà luogo alla luce bianca.
• La retina è una parte dell'occhio formata da fotorecettori, detti coni e bastoncelli, ovvero cellule sensibili alla luce, ma non alle altre radiazioni elettromagnetiche.
• Quando la luce visibile entra nell'occhio e colpisce i fotorecettori, provoca delle trasformazioni nel retinale, una molecola di una proteina presente nei fotorecettori, detta rodopsina.
• Queste trasformazioni generano un segnale elettrico che, attraverso il nervo ottico, raggiunge il cervello, dove vengono decodificati le forme (V2) e i colori (V4).

L'umor vitreo Il cristallino La cornea Nervo ottico Iride La pupilla L'umor acqueo. :Retina Scienze integrate (Fisica) I.T.I.S. «E. Mattei» SONDRIO Prof. Giacomo QuadrioC14.1 LA LUCE N. 3

Coni e Bastoncelli

• I coni sono fotorecettori poco sensibili, che si attivano quando c'è molta luce. Ne esistono di tre tipi - L, M, S - ciascuno specializzato in una ristretta gamma di colori. L'azione combinata dei tre tipi di coni permette la visione di un'ampia gamma di colori nei momenti di maggiore illuminazione. Nelle persone daltoniche i coni non funzionano correttamente e la visione dei colori è compromessa.
• I bastoncelli sono fotorecettori molto sensibili, che si attivano anche quando c'è poca luce, cosicché l'azione dei bastoncelli consente la visione anche nei momenti di scarsa illuminazione. Ne esistono di 437 nm 498 nm 533 nm 564 nm un solo tipo, sensibili solo a certe I I 1 I Coni S Bastoncelli Coni M Coni L lunghezze d'onda, cosicché i bastoncelli non riescono a distinguere i diversi colori.
• Per questa ragione, quando l'illuminazione è scarsa, gli oggetti appaiono tutti di colore bluastro.

Assorbimento relativo I 400 450 500 550 600 650 700 Lunghezza d'onda (nm) Scienze integrate (Fisica) I.T.I.S. «E. Mattei» SONDRIO Prof. Giacomo QuadrioC14.1 LA LUCE N. 4

I Colori degli Oggetti

• Il colore degli oggetti dipende dalla provenienza della radiazione che stimola i fotorecettori della nostra retina.
• Alcuni oggetti ci appaiono colorati a causa della radiazione da loro ❑ emessa, come le stelle che emettono radiazione differente a seconda della loro temperatura; il colore dipende dalla temperatura superficiale e può variare da rosso, ad arancione, a bianco ad azzurrognolo ❑ riflessa, come gli oggetti a temperatura ambiente, i quali emettono radiazione infrarossa invisibile e sono visibili solo sono colpiti da luce visibile; il colore dipende dalle caratteristiche degli atomi che costituiscono il pigmento che li riveste e dal tipo di luce; nel caso l'oggetto sia colpito dalla luce solare, un oggetto appare bianco se riflette tutti i colori, nero se li assorbe tutti, rosso se assorbe tutti i colori tranne il rosso; ❑ diffusa, come il cielo che appare azzurro o le nuvole che appaiono bianche; il fenomeno della diffusione della radiazione da parte delle molecole dell'atmosfera, ci fa vedere il Sole giallo di giorno e rosso di sera.

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Riflessione della Luce

• La riflessione si verifica quando un'onda, che si muove in una regione dello spazio, trova un ostacolo opaco o parzialmente opaco, molto grande, e rimbalza nella regione di provenienza.
• Nel caso di riflessione speculare, la retta normale nel punto di incidenza, il raggio incidente e il raggio riflesso appartengono allo stesso piano.
• Inoltre l'angolo di incidenza î, che il raggio incidente forma con la normale, è uguale all'angolo di riflessione î, che la normale forma con il raggio riflesso.
• Quando la luce colpisce una superficie scabra, formata da tante facce variamente orientate, si verifica la riflessione diffusa: la luce viene riflessa in tutte le direzioni, rendendo possibile la visione degli oggetti da differenti angolature.
• Se i raggi di luce vengono osservati trasversalmente e non entrano nell'occhio, il meccanismo della visione non viene attivato.

normale raggio incidente raggio riflesso <- согро luminoso corpo illuminato Scienze integrate (Fisica) I.T.I.S. «E. Mattei» SONDRIO Prof. Giacomo QuadrioC14.1 LA LUCE N. 6

Diffusione della Radiazione Solare

• La diffusione è un fenomeno che si verifica quando la radiazione solare interagisce con le molecole dei gas rarefatti degli strati più alti dell'atmosfera.
• Quando la luce solare colpisce le molecole che compongono l'atmosfera, la luce con frequenze corrispondenti al viola, al blu e al verde viene in parte assorbita dalle molecole e riemessa in tutte le direzioni con uguale intensità; le altre frequenze lo sono molto meno.
• Quando guardiamo il cielo, in una direzione differente da quella del Sole, siamo colpiti dalla radiazione diffusa, le cui frequenze sovrapposte danno luogo al colore azzurro. Se non vi fosse diffusione il cielo apparirebbe nero.
• Quando durante il giorno, guardiamo il Sole, esso appare di colore giallo, perché alla radiazione che ha emesso (luce bianca) mancano le frequenze diffuse.
• Al tramonto, la radiazione solare deve attraversare uno spessore di aria molto maggiore che a mezzogiorno, cosicché la diffusione diventa più intensa ed interessa maggiormente anche le frequenze del giallo cosicché il Sole appare rosso.

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Ecografia e Onde Sonore

• La riflessione del suono che colpisce una parete genera l'eco.
• L'ecografia, una tecnica diagnostica usate in medicina che permette di riconoscere i diversi tipi di tessuto all'interno dell'organismo.
• Questa tecnica consiste nell'inviare onde sonore ad elevata frequenza, dette ultrasuoni, verso l'organo da investigare e decodificare le onde riflesse.
• I vari tipi di tessuto vengono riconosciuti in quanto le onde vengono riflesse in modo differente dai tessuti con differente densità.

. Normalmente si usano onde con frequenza compresa tra 2 MHz e 15 MHz. L'orecchio umano riesce a percepire frequenza comprese tra 20 Hz e 20 kHz. d Scienze integrate (Fisica) I.T.I.S. «E. Mattei» SONDRIO Prof. Giacomo QuadrioC14.1 LA LUCE N. 8

Domande sulla Luce e la Visione

• Di che colore è la luce del Sole?
• Quali organi del nostro corpo ci permettono di vedere gli oggetti?
• Perché tra le radiazioni elettromagnetiche solo la luce è visibile?
• Descrivi i fenomeni che rendono gli oggetti visibili agli esseri umani.
• Quali sono le leggi della riflessione?
• Esponi le differenze tra riflessione speculare e riflessione diffusa.
• Cos'è la diffusione?
• Perché il cielo è azzurro?
• Perché il Sole è giallo durante il giorno e rosso alla sera?
• Cos'è l'eco?
• In cosa consiste la tecnica diagnostica conosciuta con il nome di ecografia?

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