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DIVERTENTI ESPERIENZE A CASA
La complessità del mondo. Esperimenti fisici
Esperienze divertenti a casa / Esperimenti di fisica per bambini Quando arriverai alla sezione di fisica chiamata "Ottica" a scuola, imparerai che la luce è un processo ondulatorio. Certo, sai molto bene cosa sono le onde (ad esempio, sull'acqua). Probabilmente hai sentito parlare di onde elettromagnetiche: chi non sarebbe interessato a sapere da dove provengono le trasmissioni televisive e radiofoniche sugli schermi televisivi o nei ricevitori radio? Alla domanda: “Come avviene questo?” - ti hanno risposto molto brevemente: “Con l'aiuto delle onde radio” (o onde elettromagnetiche). Le onde radio vengono trasmesse da una stazione televisiva o radiofonica centrale e vengono ricevute da un televisore o un ricevitore. Quindi sai che esistono le onde elettromagnetiche. Anche la luce è un'onda elettromagnetica. Ma la lunghezza d'onda della luce è molto più corta della lunghezza d'onda delle onde radio. E il colore bianco che vediamo, a prima vista così semplice, è in realtà molto complesso. È composto da sette colori primari: rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco e viola. E ciascuno di questi colori ha la propria lunghezza d'onda. Quando sono presenti tutti e sette i colori, viene creato l'aspetto del bianco. A volte puoi vedere tutti questi colori separatamente: o nel cielo sotto forma di un arcobaleno, o a casa, da qualche parte sul muro, quando un raggio luminoso di sole, rifratto nel bordo di uno specchio, dona un aspetto luminoso e multiforme striscia colorata. Esistono diversi modi per osservare tale striscia, o spettro, ovvero un raggio bianco scomposto nei colori che lo compongono. Ad esempio, se guardi un disco di grammofono di lunga durata contro una fonte di luce intensa, tenendolo in posizione orizzontale e premendolo sul ponte del naso. Il nuovo disco del grammofono è particolarmente capace di creare una bellissima "iride". Le onde luminose, come ogni vibrazione, possono, in determinate condizioni, essere aggiunte e sottratte. Quando si sommano onde della stessa lunghezza, la luce viene amplificata, mentre quando vengono sottratte l'una all'altra, la luce si indebolisce o scompare completamente. Ora ci assicureremo di questo. Per l'esperimento, devi creare un dispositivo abbastanza semplice. Prendi un pezzo di carta nera spessa e usa una lama di rasoio di sicurezza per praticarvi una fessura lunga tre centimetri. Il risultato è uno spazio molto ristretto: questo è il nostro dispositivo. Questa fessura ha la proprietà di sommare e sottrarre onde luminose. Guarda attraverso di esso il cielo durante il giorno. Vedrai molte strisce parallele nere lungo lo spazio vuoto. Le strisce nere sono dove non c'è luce. Nei punti dello spazio vuoto dove è presente una striscia nera, le onde luminose sembrano “mangiarsi” a vicenda. Sarebbe più accurato dire che le onde luminose della stessa lunghezza furono sottratte l'una dall'altra e la luce in questo luogo scomparve: si formò l'oscurità: una piccola striscia nera. Ora guarda attraverso questa fessura una fonte di luce più luminosa: il filamento di una lampadina elettrica accesa (ruota la fessura, se possibile, lungo il filamento caldo). Oltre alle strisce nere, vedrai molti fili arcobaleno su entrambi i lati del filamento della lampadina. Man mano che ti allontani dalla parte luminosa, dal centro, questi fili arcobaleno diventano più fiochi. Una fessura stretta ha la capacità, sommando e sottraendo le onde luminose, di ordinarle anche in singoli colori (cioè in base alla lunghezza d'onda). Mentre esegui questi esperimenti, regola la larghezza della fessura. Dovrebbe essere molto stretto, estremamente stretto. Ciò può essere facilmente ottenuto spostando i bordi della carta in diverse direzioni. Studiando l'ottica, acquisirai maggiore familiarità con ciò che accade in una fenditura così stretta e imparerai perché ha la capacità di scomporre la luce nei colori che la compongono. Le pellicole sottili hanno anche la capacità di dividere la luce in tutti i colori dell'arcobaleno. Qui intendiamo i film più sottili che si possono trovare in natura o creati con le proprie mani. Si formano ad esempio a causa dell'acqua saponata quando si formano bolle, macchie di olio di macchina sull'asfalto bagnato e pozzanghere e la superficie delle conchiglie di madreperla costituita da scaglie finissime. Molto belle le pellicole che si producono quando una goccia di smalto si sparge sulla superficie dell'acqua. Versa dell'acqua pulita in un piatto e lascia cadere lì una goccia di vernice: si spargerà in uno strato sottile sull'acqua. Realizza un anello di filo (da sei a otto centimetri di diametro) e, per comodità, una maniglia. Fare leva sulla pellicola di vernice con l'anello e, inclinandolo leggermente, rimuovere la pellicola. Giocherà con tutti i colori dell'arcobaleno, ricordando le ali di una libellula. Questo film può essere conservato per un periodo piuttosto lungo. Un raggio di luce bianca, che cade su una pellicola sottile o su una scaglia, viene parzialmente riflesso da esso, parzialmente passa più in profondità e viene riflesso dalla sua superficie interna. Entrambe queste riflessioni cadono nei nostri occhi. È chiaro che entrambi i raggi riflessi sono leggermente diversi l'uno dall'altro: hanno preso percorsi diversi. La differenza nella corsa, come hai intuito, è circa pari al doppio dello spessore della pellicola. Quando si ha a che fare con quantità così piccole come le lunghezze d'onda della luce, lo spessore anche della pellicola più sottile risulta essere enorme e la differenza di percorso dei raggi riflessi è grande. Cosa succede a questi due raggi riflessi? Si sommano, o meglio, le loro onde si sommano e cadono nei nostri occhi non più sotto forma di raggio bianco, ma di raggio di qualche colore. Il colore dipende dallo spessore della pellicola (qual è la differenza di percorso risultante) e dall'angolo con cui guardiamo la pellicola, quindi si scopre che l'intera superficie della pellicola brilla di diversi colori dell'arcobaleno. C'è un altro modo per creare un arcobaleno: usare un prisma, un prisma triangolare trasparente. Il dispositivo ideale per questo esperimento sarebbe, ovviamente, un prisma di vetro. Ma difficilmente troverai qualcosa di simile a casa tua. Un prisma triangolare trasparente può essere ricavato anche da un pezzo di plexiglass, lavorandolo con gli appositi strumenti e poi levigandone le superfici. Ma è improbabile che tutti possano farlo, quindi sceglieremo un percorso diverso: realizzeremo un prisma triangolare trasparente da un materiale semplice: l'acqua. Prendi uno specchio piccolo ed economico, magari rotondo. Mettilo sul fondo di una piccola ciotola. Versaci dell'acqua e inclinala, posizionando qualcosa sotto. La superficie dell'acqua nella vasca deve formare con lo specchio un angolo di circa 25° (vedi figura). Ora devi prenderti cura della fonte di luce. È meglio eseguire l'esperimento la sera, al buio, in modo che l'arcobaleno che si ottiene sia ben visibile.
Come fonte di luce, utilizzare, ad esempio, una torcia per lavori fotografici, sostituendo il filtro rosso con del cartone e praticando una fessura leggermente più stretta del cartone e larga un centimetro. È importante solo che la fessura non sia all'altezza del filamento della lampadina. Se non disponi di una lanterna del genere, puoi utilizzare una lampada da tavolo con un paralume che non permetta alla luce di passare verso l'alto. I risultati degli esperimenti differiranno leggermente l'uno dall'altro, quindi li descriviamo separatamente. Se si utilizza una torcia, dirigere la luce della fessura verso lo specchio situato nell'acqua, dal lato dove lo specchio è immerso più in profondità (vedi figura). Se ora guardi lo specchio dall'alto, vedrai una striscia arcobaleno con i colori vivaci dello spettro. La luce della fessura passava attraverso l'acqua, si rifrangeva in essa, colpiva lo specchio, ne veniva riflessa ed usciva dall'acqua come un fascio di raggi colorati. Come detto in precedenza, la luce che entra in un altro mezzo disomogeneo viene in esso rifratta. Ma poiché la luce è composta da colori diversi e ogni raggio colorato viene rifratto a modo suo, di conseguenza, da un prisma tripledrico (non importa se si tratta di vetro o acqua, come nella nostra esperienza) la luce esce scomposta in tutti i colori dell'arcobaleno. Se l'esperimento viene eseguito con una lampada da tavolo, non ci sono spazi vuoti, la lampadina stessa dovrebbe creare un coniglietto arcobaleno. Tenere la lampada a circa un metro di distanza dallo specchio. Si prega di notare che il soffitto non è illuminato da una lampada ed è in ombra. Sul soffitto in ombra apparirà un riflesso arcobaleno proveniente dallo specchio. Spostando la lampada è possibile ottenere uno splendido spettro che appare sul soffitto, come su uno schermo. Ad altri angoli tra lo specchio e la superficie dell'acqua, l'arcobaleno potrebbe apparire non sul soffitto, ma sul muro. Se il muro è coperto di carta da parati, devi appendere un foglio di carta bianca nel punto in cui è caduto l'arcobaleno. Questo esperimento può essere effettuato con successo durante il giorno, sfruttando, se avete un lato soleggiato, i raggi del sole. Devi creare oscurità nella stanza coprendo le finestre. Lascia uno spazio in una delle finestre per far entrare la luce del sole. Ognuno di voi può avere condizioni diverse, quindi tu stesso devi pensare a come condurre l'esperimento in queste condizioni. Autore: Rabiza F.V.
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