A proposito della luce

Obiettivi

1.      Apprendere la differenza tra la sintesi sottrattiva e la sintesi additiva dei colori

2.      Conoscere la diversità tra le onde elettromagnetiche

3.      Riconoscere le componenti dello spettro solare

4.      Conoscere l’utilizzo delle radiazioni non visibili

5.      Osservare e analizzare una esperienza di laboratorio

6.      Realizzazione di una relazione

Contenuti

La luce e lo spettro solare. Dal mescolamento dei pigmenti alla combinazione di fasci di luce colorata. L’intera gamma delle frequenze elettromagnetiche. Definiamo la frequenza. Conosciamo le radiazioni non visibili. Verifichiamo il loro utilizzo. Raggi infrarossi, ultravioletti, luce monocromatica, radioattività. Gli strumenti usati nell’esperienza. Come si realizza una relazione di una attività di laboratorio. I termini specifici incontrati.

Metodo

Questa unità didattica è direttamente collegabile con l’esperienza dei colori. Infatti attraverso l’uso di stampe colorate dal computer, su fogli di acetato trasparente, è possibile far notare, con l’uso di una lavagna luminosa, come i colori riflessi non corrispondono a quelli realizzati dalla stampante. Si possono così vedere, utilizzando dei gel colorati, rosso, verde e blu, applicati sulla lavagna luminosa o montati su telaietti per proiettore di diapositive,  cosa otteniamo con le loro diverse combinazioni. La televisione funziona appunto su questo principio. Si può utilizzare una lente di ingrandimento su un monitor funzionante, per accorgerci di come l’immagine sia composta da piccolissimi cerchi con i tre colori, allineati diagonalmente.

Utilizzando un CD dalla parte argentata, si nota, quando è colpito dalla luce solare, la formazione di un bellissimo arcobaleno colorato, dove è facile distinguere le diverse variazioni cromatiche.

Qui inserisco il concetto, seppure semplificato, di onda elettromagnetica, di frequenza e quanto a questo è collegabile.

In una tabella a parte si mettono in evidenza i multipli e sottomultipli, sia quelli che i ragazzi conoscono, che quelli qui utilizzati.

Nel quadernone, si inserisce un box contenente le indicazioni essenziali, relative alle potenze utilizzate nello schema e di come esse devono essere applicate.

Per quanto riguarda gli acronimi delle diverse onde elettromagnetiche, essi sono espressi in inglese ed alcuni sono già conosciuti perché riportati sugli apparecchi radio e televisivi.

In laboratorio riesco ad utilizzare alcune lampade particolari, ma facilmente acquistabili, per la dimostrazione  e l’uso della luce non visibile:

1.      Lampada di Wood per la radiazione ultravioletta a più alta in frequenza

2.      La saldatrice elettrica per l’intera gamma del violetto e ultravioletto

3.      Lampada ad infrarossi per la radiazione termica energetica

4.      Lampada a vapori di sodio per la radiazione visibile monocromatica

Lampada di Wood

Si tratta di una comune lampada a vapori di mercurio a bassa pressione, del tipo “fluorescente”, dove l’involucro di vetro è sostituito da un materiale apparentemente di colore nero, ma che in realtà è un filtro ottico capace di lasciar passare solo la frequenza elevata della fascia ultravioletta. E’ possibile far notare ai ragazzi come le stesse creme solari, distinguendo il loro grado di protezione, suddividono i raggi U. V. in tre categorie.

Oscurando il laboratorio, si accende la lampada di Wood e subito risaltano i cartelloni bianchi, le strisce per la visione notturna degli zaini, dei giubbetti, delle fasce per la testa. Utilizzando degli evidenziatori si nota come questi vengono risaltati, mentre alla luce normale quasi sono invisibili.

Allora l’esperienza continua, mostrando l’effetto della luce sul viso degli allievi,   gli  occhi e denti che tendono al verde, il cerume delle orecchie che viene messo in evidenza, così come le lentiggini o la polvere sugli indumenti, la caseina del latte versatasi addosso durante la colazione, i denti lavati e non.

Dopo la parte divertente, si analizzano ai raggi U.V. diverse banconote, che presentano delle fibre colorate altrimenti non visibili ( lo stesso tipo di lampada che viene usato in banca per riconoscere le banconote false); si nota  la differenza tra l’olio di oliva vergine e quello di semi, che tende a diventare di color arancio mentre il primo verde pallido (è la tecnica usata dalla polizia antisofisticazioni, per riconoscere lo scambio di oli). La lampada usata su diversi tipi di detersivi per lavatrice, permette di osservare come questi appaiono brillanti, mentre alla luce normale no: contengono, in percentuale diversa fra loro, un “imbiancate ottico” che fa sembrare le lenzuola “più bianche, che bianche non si può”, dice una affermata pubblicità; in realtà l’imbiancante agisce solo in presenza del sole (e quindi dei raggi U. V.) mentre nelle giornate nuvolose, i panni bianchi appaiono come tutti gli altri, grigiastri. Lo stesso si può fare con diversi dentifrici per verificarne il contenuto di fluoro. Anche gli schermi dei monitor, soprattutto quelli vecchi a fosfori, diventano brillanti. Delle lampade fluorescenti stradali, o di quelle usate per l’illuminazione dei locali, non collegate, ma affiancate alla fonte di U.V., diventano rossastre: le polveri di cui sono ricoperte internamente, sopperiscono alla fascia del rosso, per emettere così una luce simile a quella dello spettro solare, altrimenti, senza di esse, sarebbe eccessivamente violetta.

La saldatrice elettrica

Utilizzando la saldatrice elettrica faccio notare come essa emetta una luminosità che contiene tutta la fascia degli raggi ultravioletti, aggiungendo che le prime lampade per illuminare le piazze o quelle usate fino a qualche anno fa, per proiettare i film, erano “lampade ad arco”.

La maschera che si indossa serve a proteggere gli occhi ed il viso dall’effetto della radiazione U. V. che altrimenti risultano dannosi.

Lampada ad infrarossi

Utilizzando una stufa elettrica ad infrarossi, è possibile far notare come questi raggi si percepiscano anche ad  occhi chiusi, quando la stufa è rivolta verso loro, a causa della sensazione di caldo che danno. Infatti gli I. R. sono energetici e trasportano calore; se si bendano i ragazzi si e fanno camminare lungo il corridoio della scuola, quando i caloriferi sono accesi, essi sono in grado di dire quando si passa davanti a qualche radiatore. Faccio vedere che esistono pellicole fotografiche, che utilizzano proprio i raggi I. R. per realizzare foto particolari anche in assenza di luce, così come esistono dei visori notturni che amplificando questa radiazione, permettono di vedere gli oggetti o corpi caldi, anche al buio.

Lampada monocromatica

E’ una lampada di quelle usate per illuminare gli incroci stradali ed è a vapori di sodio. È possibile far vedere le goccioline di questo metallo alcalino, rapprese all’interno del vetro e come nella scatole ci sia l’avvertenza di essere attenti a non bagnarle. Infatti il sodio, reagisce violentemente  quando viene a contatto con l’acqua. Una volta a regime, la lampada riesce ad avere una elevata efficienza luminosa, ma ci si accorge che i colori degli abiti spariscono quasi come in una visione bianco/nero. Il fatto è, che essa emette un fascio di luce vicina al giallo e non altre gamme cromatiche, impedendo così la visione di altri colori; il vantaggio è che garantiscono una elevata luminosità, per questo vengono usate nella viabilità.

A completamento di questa attività didattica, faccio notare ai ragazzi come la maggior parte delle onde elettromagnetiche non sia visibile e che per accorgerci di loro occorrono determinati strumenti, che solitamente uso per le attività con i ragazzi della terze: nel quadro elettrico della scuola è montato un frequenzimetro che evidenzia i 50 Hertz di rete. Un rivelatore elettromagnetico ci mostra come la radiosveglia emetta un campo magnetico o come il telefono cellulare sprigioni microonde. Un rivelatore Geiger rivela la radioattività emessa da una reticella per lampade da campeggio a gas, perchè contiene del cerio radioattivo, nonostante il divieto di vendita, espresso da una recente normativa.

Verifiche

In questa attività saranno verificati in particolare, i termini specifici usati durante le varie lezioni dedicate; la completezza, il giusto significato contestuale, altre espressioni simili o attinenti, brevi biografie dei personaggi nominati, saranno motivo di controllo.

Inoltre un questionario verrà dato per  verificare la preparazione periodica e l’esperienza di laboratorio, con i momenti più particolari, le notazioni tecniche, gli effetti proposti, gli strumenti usati.

Anche la relazione specifica sull’esperienza svolta, da realizzare e approfondire a casa, è motivo di verifica; si controlleranno in tal caso la successione delle fasi, gli strumenti impiegati, la presentazione delle attività svolte, i  box contenenti i termini specifici, eventuali approfondimenti, schemi, grafici e disegni riportati.

Discipline coinvolte

Lettere Si può collaborare insieme per proporre e verificare la realizzazione della relazione delle attività di laboratorio e per il corretto significato dei termini specifici proposti.

Scienze La scomposizione della luce, le onde elettromagnetiche, disco di Newton.

Educazione Artistica Sintesi additiva, l’uso di fasci colorati, diversità tra foto e diapositive, l’uso degli I. R. nel restauro di quadri o nel controllo di eventuali falsi.

Inglese L’interpretazione corretta delle espressioni  in lingua relative agli acronimi.

Bibliografia

Cd Rom  “Grande Atlante della Scienza” RCS libri e grandi opere Milano 1994

Paolo Calvani “Giochi Scientifici” A. Mondadori ed. Milano 1988

Silvano Fuso “Facili esperimenti scientifici” EDIFAI Gavi (Al) 1994

Sant’Angelo in Vado 26.11.01 

Prof. Giuseppe Dini