Il documento tratta della natura della luce, illustrando le teorie di Newton e Huygens, le scoperte sulla diffusione della luce e sull'illuminazione elettrica, con un focus sull'invenzione della lampadina da parte di Thomas Edison. Si approfondisce anche la formazione dell'arcobaleno, l'utilizzo della luce in fotografia, e l'importanza delle tecnologie moderne come i LED e la fibra ottica. Inoltre, viene menzionata la bioluminescenza e il fenomeno del cielo azzurro, con riferimenti a diverse applicazioni della luce in medicina e telecomunicazioni.

1. X EDIZIONE DELLA
SETTIMANA SCIENTIFICA
I.C. MASSARI GALILEI
CLASSI III A e III D
CON LA PARTECIPAZIONE DELLE
CLASSI II A e II B

2. Nature of Light
Newton’s corpuscular theory of light

3. A long time ago …
Aristotle (384 - 322 B.C.), an ancient
Greek, thought that we see the world by
sending “something” out of our eye and
that reflects from the object.

4. In the17th century, two scientists had
different views about the nature of light …
Christian Huygens (1629/1695)
Isaac Newton (1643/1727)
No! Light is
particles
Light is
waves

5. In the 17th century, some properties of light
were already known. For example:
• Light has different colours.
• Light can travel through a vacuum.
• Light can be reflected and refracted.
Newton was the “winner”…(at that time!)

6. Why does
light
have
different
colours?
Why does
light travel
in straight
lines?
Why can
light travel
through a
vacuum?

7. Isaac Newton observed that a thin beam of sunlight
hitting a glass prism on an angle creates a band of
visible colors that includes red, orange, yellow,
green, blue, indigo and violet.
This occurred because different colors travel
through glass at different speeds.

8. So he proposed his “particle theory of light”
to explain the characteristics of light.
I think light is
a stream of
tiny particles
called
Corpuscles
(source: “Opticks”, published by Isaac Newton in 1704)

9. 1. Light consists of very tiny particles known as
“corpuscles”. Every elumiscent source like
the sun or a candle emit these corpuscles.

10. 2. These corpuscles on emission from the
source of light travel in straight line with high
velocity in all possible directions.

11. 3. When these particles enter the eyes, they
produce image of the object or sensation of
vision.

12. 4. Corpuscles of different
colours have different sizes.

13. Newton’s particle theory of light had a
greater explanatory power than Huygens’
wave theory and dominated optics during
the 18th
century even if it was not correct.

14. La luce

15. L'illuminazione elettrica ebbe diffusione enorme grazie
anche al progredire delle tecnologie nel campo
dell'elettricità. Il primo sistema di illuminazione
pubblica tramite lampade a filamento incandescente fu
attuato a New York nel 1882.
La prima applicazione dell'illuminazione elettrica avvenne
con le lampade ad arco di Humphry Davy nel 1813. Il
sistema non ebbe particolare diffusione e la prima vera
applicazione utile dell'elettricità nel campo
dell'illuminazione la si ebbe solo con le lampade ad
incandescenza, come quella proposta da Wilson Swan nel
1878 e quella di Thomas Edison nel 1879.
Adesso si sta sviluppando l'illuminazione tramite diodi
led, che hanno una elevata efficienza luminosa.

17. Ma come si forma l’arcobaleno?
Come già sappiamo, l'arcobaleno è
un arco luminoso in cui si può
osservare la scomposizione della
luce nei suoi vari colori.
Come si forma?
L'arcobaleno si forma per la riflessione
totale e la diffusione della luce.
Per ricavare l’arcobaleno primario
esiste un modo. Come vediamo nell’
immagine qui accanto, il raggio di luce
subisce una rifrazione nell'attraversare
la superficie della goccia d'acqua e
incide sulla seconda superficie con un
angolo maggiore dell'angolo limite,
quindi si riflette totalmente, per poi
uscire dalla stessa parte da cui è
entrato. In questo modo si ottiene

18. Per approfondire l’argomento…
Quali sono i colori della luce?
I colori dell'arcobaleno
ovvero rosso, arancione, blu
giallo, verde, indaco e
violetto, costituiscono lo
spettro base da cui è
formata tutta le luce che noi
vediamo.
E, come possiamo osservare
in questa immagine, se
vengono mescolati fra loro
otterremo vari colori.

19. Il 1° paese che usa l’energia
rinnovabile è: Burlington (Vermont, USA)
L’energia
rinnovabile che
utilizza questa città
viene ricavata da
impianti eolici

20. Il 2° Paese che usa energia
rinnovabile è: Feldheim

21. Il 3° Paese che usa energia
rinnovabile è: Kisielice

22. Cosa sono i led e perché sono molto
efficaci per l’illuminazione?
Il led è un componente
elettronico che emette una
luce priva di infrarossi.
L’illuminazione led è più
efficiente dal punto di vista
energetico, ha una durata
maggiore ed è più sostenibile .

23. Come sono fatte le lampadine a led?

24. La luce si propaga a una
velocità finita. Anche gli
osservatori in movimento
misurano sempre lo stesso
valore di c, la velocità della
luce nel vuoto risale a
300 000 km/s. La velocità della
luce è stata misurata molte
volte da numerosi fisici. Il
primo tentativo di misura
venne compiuto da Galileo
Galilei con l'ausilio di lampade
oscurabili ma la rudimentalità
dei mezzi disponibili non
permise di ottenere alcun
valore.

26. Thomas Edison’s
bright idea!

27. Do you love your cell phone movies or
your digital camera? Thomas Edison
invented early versions of these
modern marvels. He also invented
the electric light bulb. Imagine how
different life was before his inventions!

28. Thomas Edison was born in 1847 in
Milan, Ohio. He was a busy, curious boy
who got into trouble at school. His
teacher called him slow and when he
was seven he finally lost his patience
with his constant questions. Edison’s
mother decided to teach him at home
and let him set up a lab in the basement.

29. Stop asking
questions,
Thomas, you
are so stupid!

30. Edison patented 1,093 inventions
in his lifetime but the light bulb is
his most famous.

31. In 1879, after 1,200 experiments, Edison
made a light bulb using carbonized
filaments from cotton that burned for two
days. With the help of Howard Latimer,
responsible for inventing the process for
manufacturing the carbon filament, the
light bulb changed the world.

32. Hi everybody! I’m Thomas Edison.
I invented a lot of things but this is my best
invention. It is the light bulb. Inside you will
see two rather heavy and stiff wires they are
made of iron and nickel. They are called the
leads. Stretched between them, in the
center of the bulb, is the filament, a smaller
wire made of tungsten, it is the working part
of the lamp.

33. The first light bulbs
were installed in a
steamship and later
in a New York
factory.

35. So when you turn on the light
think of Thomas Edison.

36. When Edison died in October 1931,
entire cities were lit up by
electricity and as a tribute to this
genius, all of America dimmed
lights for one minute in his honour.
This is the
front and back
of the Medal of
the Congress
of the U.S.

37. Come utilizzare la luce per
fare fotografie
La luce è sorgente di energia per
l’universo e l’immagine centrale di
molte religioni, ma è anche la
risorsa più importante per un
fotografo. La parola stessa
“fotografia” deriva dal Greco e
letteralmente significa “scrivere con
la luce”. I fotografi giocano con la
luce, sia essa potente come quella
del sole o debole come la fiammella
di una candela, e quello che
catturano è la luce nelle sue molte
forme e manifestazioni.

38. Alcune fotografie fatte per il
concorso «Scatti di Luce»

39. LA LUCE E LE SUE
APPLICAZIONI

40. LaserLaser
Il LASER (Light Amplification
by Stimulated Emission of
Radiation) è un dispositivo in
grado di emettere un fascio di
luce coerente,
monocromatica e
concentrata in un raggio
rettilineo .
La luminosità delle sorgenti
laser è elevatissima a
paragone di quella delle
sorgenti luminose
tradizionali. i dispositivi laser
hanno un vasto ventaglio di
applicazioni nei campi più

41. Laser eLaser e
MedicinaMedicinaIn medicina sono oggi
disponibili diversi tipi di
Laser, caratterizzati da
radiazioni di diverse
lunghezze d’onda,
ciascuno usato con
specifiche finalità .
I vari tessuti del corpo
umano assorbono in
modo differente
determinate lunghezze
d’onda; di conseguenza
alcuni tessuti “bersaglio”
possono essere colpiti
selettivamente,
lasciando pressoché
intatti quelli circostanti .

42. Laser In AmbitoLaser In Ambito
OculisticoOculistico
Un fascio di luce laser
si può sostituire al
vecchio bisturi del
chirurgo tradizionale
con vantaggi in termini
di precisione perchè
costantemente
controllato da un
computer.

43. Laser in AmbitoLaser in Ambito
OdontoiatricoOdontoiatricoIl laser utilizzato in odontoiatria è una
tecnologia relativamente recente.
I vantaggi ed i benefici per coloro che
si sottopongono alle cure dentali con
il laser sono molteplici: nella piccola
chirurgia il non utilizzo di bisturi,
l'assenza del fastidioso rumore del
trapano e delle sue stesse vibrazioni,
l'inutilizzo dell'anestesia locale.
Grazie all'utilizzo del laser si ha anche
l'eliminazione dell'ipersensibilità
dentale e della sgradevole
sensazione di caldo e di freddo,
anche dopo aver eseguito otturazioni
molto profonde.

44. AmbitoAmbito
DermatologicDermatologic
oo
Il laser è uno strumento
prezioso nell’ambito estetico
per trattamenti quali:
epilazione permanente,
macchie cutanee, foto-
ringiovanimento e molti altri .
Molti sono i vantaggi per il
paziente operato con il laser:
riduzione del danno termico ai
tessuti, la riduzione del dolore
post-operatorio, l’assenza di
infiammazione, la riduzione di
complicanze post-operatorie
precoci, la riduzione di cure
post operatorie.

45. LE FIBRE OTTICHELE FIBRE OTTICHE

46. Un cavo di fibra ottica è un insieme diUn cavo di fibra ottica è un insieme di
sottilissimi filamenti trasparenti di fibra insottilissimi filamenti trasparenti di fibra in
vetro o polimeri plastici, più sottili di unvetro o polimeri plastici, più sottili di un
capello umano, tenuti assieme da unacapello umano, tenuti assieme da una
guaina in gomma. Sono realizzati perguaina in gomma. Sono realizzati per
trasportare al loro interno la luce, sfruttandotrasportare al loro interno la luce, sfruttando
il principio della riflessione totale.il principio della riflessione totale.
DI CHE SI TRATTA ?DI CHE SI TRATTA ?

47. COME VENGONO USATE ?COME VENGONO USATE ?
In una fibra ottica le onde luminose possonoIn una fibra ottica le onde luminose possono
trasmettere fino a 1000 miliardi di datitrasmettere fino a 1000 miliardi di dati
elementari (bit) al secondo! Le principalielementari (bit) al secondo! Le principali
applicazioni delle fibre ottiche sono dunqueapplicazioni delle fibre ottiche sono dunque
nelle telecomunicazioni. Entro il 2030 lanelle telecomunicazioni. Entro il 2030 la
fibra ottica sarà presente in tutta Italia.fibra ottica sarà presente in tutta Italia.
La fibra ottica trova anche applicazioni inLa fibra ottica trova anche applicazioni in
campo medico con sofisticatecampo medico con sofisticate
apparecchiature endoscopiche.apparecchiature endoscopiche.

48. PRO CONTRO
Larghezza di banda operativa molto
ampia
Costo elevato.
Trasmissione su lunga distanza.
Grande capacità di trasporto di
informazioni.
Immunità da interferenze
elettromagnetiche.
Peso modesto.
Sicurezza relativamente alla
trasmissione dei dati.
Ottima resistenza alle condizioni
climatiche.
I cavi in fibra ottica presentano grandi vantaggiI cavi in fibra ottica presentano grandi vantaggi
rispetto a quelli tradizionali in rame.rispetto a quelli tradizionali in rame.
FIBRA OTTICA O RAME ?FIBRA OTTICA O RAME ?

49. LA
BIOLUMINESCENZA

50. Che cos’è la
bioluminescenza?
La bioluminescenza è un fenomeno per
cui organismi viventi
emettono luce attraverso reazioni
chimiche.
E’ legata soprattutto agli esseri
marini, ma riguarda anche animali di
terra, insetti e funghi.
Negli organismi marini gli organi
produttori di luce prendono il nome
di fotofori.
Il fenomeno della bioluminescenza è
diffuso anche in molti batteri, alcuni
dei quali originano l'effetto "milky

51. Cosa accade ?
Nel principio della
bioluminescenza alcune
molecole emettono energia
sotto forma di radiazioni
luminose.
La bioluminescenza implica
l’uso di due composti
chimici: la luciferina e la
luciferasi, dove la prima
cedendo elettroni alla
luciferasi libera energia

52. I FOTOFORI
UN FOTOFORO È UN ORGANO
DI UN ANIMALE CAPACE DI
PRODURRE LUCE. I FOTOFORI
SONO COSÌ DIFFUSI IN
GRUPPI DI ANIMALI DIVERSI ED
HANNO UNA TALE VARIETÀ DI
STRUTTURE DA FAR PENSARE
CHE SI SIANO EVOLUTI
NUMEROSE VOLTE IN MODO
INDIPENDENTE.

53. PERCHÉ ALCUNI ANIMALI
USANO LA LUCE?
Alcuni pesci abissali e alcuni
insetti usano la luce come
segnale di riconoscimento
per individui della stessa
specie e come esche per
attirare le prede.
Nelle lucciole la luce serve
per la riproduzione. Infatti
esse si attirano tra di loro
con illuminandosi, per poi
accoppiarsi.

55. PERCHE’ IL CIELO DI GIORNO E’
AZZURRO?
Il cielo di giorno è
azzurro perché le
molecole dell’azoto, il
gas più abbondante
nell’atmosfera,
diffondono la luce
monocromatica blu.

56. Al tramonto e all’alba i raggi
solari, inclinati, devono
attraversare uno strato di
atmosfera molto spesso e quindi
le luci monocromatiche blu e
verdi si esauriscono durante la
mattinata e il Sole appare giallo
e rosso poiché sono gli unici
colori rimasti

57. Il PARADOSSO DI OLBERS è una
contraddizione tra la logica, secondo cui ci
aspetteremmo di vedere il cielo notturno
luminoso, e l'esperienza che ci mostra il
contrario.
PERCHE’ NONOSTANTE LE
STELLE, IL CIELO DI NOTTE
NON SPLENDE?

58. Per spiegare questo
paradosso sono state
utilizzate molte teorie.
La migliore finora
proposta è che la luce
delle stelle che si
trovano più lontane, non
ha ancora fatto in tempo
a raggiungere il nostro
occhio e non può quindi
contribuire a rendere
luminoso il cielo.

59. IL CIELO CI SEMBRA NON ESSERE
ILLUMINATO DALLA LUCE VISIBILE
DI TUTTE LE STELLE…
PERCHÉ?
Quando una sorgente di luce si allontana
da noi, la lunghezza d'onda della
radiazione che riceviamo aumenta e
quindi la luce che percepiamo sembra
arrossata e più fioca.

60. HANNO CONTRIBUITO ALLA
REALIZZAZIONE DI QUESTO
LAVORO :
TUTTI GLI ALUNNI DELLE CLASSI
III A - III D - II A - II B,
IL DIRIGENTE SCOLASTICO,
PROF. F. LORUSSO,
LE DOCENTI : M. AMODIO,
A. CASSONE, S. CASTELLO,
C. DE VIVO, F. GRECO, E. LIPPOLIS,
A. PENNELLI, F. POTENTE,
R. PUPILLO.
UN GRAZIE SPECIALE AL DOTT.
FABRIZIO CILLO E A FRANCO
GIACOPINO PER LA LORO
PREZIOSA COLLABORAZIONE

61. GRAZIE PER
L’ATTENZIONE