Catarifrangente 2D

Attività: comprensione del funzionamento del catarifrangente con applet in ambiente 2D

Un catarifrangente è un sistema ottico formato da due specchi piani perpendicolari tra loro lungo il lato in comune. In due dimensioni i due specchi sono rappresentati da due segmenti azzurri tra loro perpendicolari nel piano grigio che fa da sfondo alla applet. Se una sorgente luminosa è molto lontana dal catarifrangente ("molto" rispetto alle dimensioni del catarifrangente) possiamo ritenere che i raggi di luce incidenti sugli specchi del catarifrangente e provenienti dalla sorgente siano tra loro paralleli. Basta quindi descrivere cosa succede ad uno di questi raggi incidenti per sapere cosa succederà a tutti gli altri. Nell'applet è rappresentato in giallo un raggio incidente su uno dei due specchi piani del catarifrangente. Dopo una doppia riflessione il raggio riflesso ritorna nella stessa direzione, cioè parallelamente, del raggio incidente. Il raggio che esce dal catarifrangente ritorna quindi verso la sorgente che lo aveva emesso. Questo succede qualunque sia la posizione della sorgente rispetto al catarifrangente, purché la sorgente riesca a farvi incidere i suoi raggi luminosi in modo che siano doppiamente riflessi dal catarifrangente. SELEZIONA SORGENTE MOLTO LONTANA: 1) trascina i punti gialli per modificare la direzione di provenienza del raggio e/o il punto in cui il raggio incide sul primo specchio del catarifrangente. Controlla se il catarifrangente respinge al "mittente" i raggi di luce.... (attenzione: la sorgente non è visibile perché molto lontana, vedi solo la direzione in cui si trova la sorgente) 2) Trascina il punto blu scuro per ruotare il catarifrangente. Controlla se il catarifrangente respinge al mittente i raggi luminosi comunque sia orientato.... 3) dimostra che il raggio luminoso in uscita dal catarifrangente è parallelo al raggio luminoso in ingresso. 4) Ragionamento in base al punto 3) e all'ipotesi sorgente lontana, cioè raggi in arrivo al catarifrangente paralleli tra loro, concludi che l'intero fascio dei raggi incidenti sul catarifrangente viene rispedito inalterato nella sua forma verso la sorgente SELEZIONA SORGENTE VICINA: 1) Tieni fisso il punto rosso più grosso per non cambiare la posizione della sorgente (che ora è visibile perché è vicina). Il catarifrangente rimanda ancora alla sorgente tutti i raggi emessi? Ne rimanda almeno qualcuno o proprio nessuno? rispondi trascinando i punti rosso e/o arancio per vedere tanti raggi diversi emessi dalla sorgente. 2) La risposta alla domanda precedente dipende da dove precisamene si trova la sorgente quando è vicina? Rispondi trascinando il punto rosso più grosso per cambiare posizione alla sorgente, guarda cosa succede e concludi applicazioni del catarifrangente: A) i catarifrangenti che sono posti sulle staffe o tra i raggi delle ruote di una bicicletta consentono agli automobilisti di vedere chiaramente la bicicletta anche di notte. La luce dei fari dell'auto (molto lontani rispetto ai minuscoli catarifrangenti posti sulla bicicletta) viene respinta dai catarifrangenti della bicicletta verso l'automobilista. Nella figura seguente un catarifrangente Formato da tanti minuscoli (dimensioni dell'ordine del millimetro) catarifrangenti tridimensionali (uno di questi è evidenziato in bianco) posti uno accanto all'altro. B) Nel luglio del 1969, durante la missione Apollo 11, gli astronauti posizionarono un catarifrangente sulla superficie lunare. Altri catarifrangenti furono portati nelle missioni Apollo 14 e 15. Questo ha consentito da allora fino ai nostri giorni sistematiche misure molto accurate della distanza Terra-Luna. Si tratta di inviare un raggio laser sulla Luna e misurare il tempo che impiega tra andare e ritornare all'osservatorio che lo ha emesso. Conoscendo la velocità della luce nel vuoto e avendo un modello dell'atmosfera che descriva bene le variazioni di velocità e direzione nel percorso della luce è possibile dalla misura del tempo ricavare una misura della distanza.