Svolgi gli esercizi seguenti sul quaderno o sulla scheda. Mostra sempre i passaggi nei problemi di calcolo, motiva le risposte aperte e nei quesiti a scelta indica la lettera (o l'indice) della risposta che ritieni corretta. Dove serve usa c = 3,00 × 10^8 m/s, indice di rifrazione dell'aria ≈ 1,00.
- Quale delle seguenti affermazioni descrive correttamente la propagazione della luce in un mezzo omogeneo e trasparente?
- A) Si propaga seguendo curve dipendenti dall'intensità
- B) Si propaga in linea retta lungo direzioni dette raggi
- C) Si propaga solo se è presente un mezzo materiale
- D) Si propaga sempre più velocemente che nel vuoto
- Nella riflessione su uno specchio piano l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione, entrambi misurati rispetto alla normale alla superficie.
- Vero / Falso
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La legge di Snell-Cartesio per la rifrazione si scrive nella forma n1 · sin(θ1) = ___ · sin(θ2).
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Un raggio luminoso passa dall'aria all'acqua. Cosa succede alla sua velocità e alla sua direzione?
- A) La velocità aumenta e il raggio si allontana dalla normale
- B) La velocità diminuisce e il raggio si avvicina alla normale
- C) La velocità non cambia e il raggio prosegue dritto
- D) La velocità diminuisce ma il raggio si allontana dalla normale
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Associa ogni fenomeno luminoso al concetto fisico che lo descrive meglio. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Arcobaleno | Interferenza in uno strato sottile | | Colori della bolla di sapone | Diffrazione su reticolo | | Iridescenza del CD | Riflessione totale interna | | Fibra ottica | Rifrazione in aria a densità variabile | | Miraggio sull'asfalto | Dispersione cromatica nelle gocce di pioggia |
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Un raggio di luce incide sulla superficie di separazione aria-vetro con un angolo di incidenza di 45°. Sapendo che l'indice di rifrazione del vetro è 1,50, calcola l'angolo di rifrazione all'interno del vetro.
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La riflessione totale interna può avvenire quando la luce passa da un mezzo meno denso a un mezzo più denso.
- Vero / Falso
- Un prisma di vetro illuminato con luce bianca scompone i colori perché:
- A) Ogni colore ha una massa diversa
- B) L'indice di rifrazione dipende dalla lunghezza d'onda
- C) Il vetro emette luce colorata propria
- D) I colori viaggiano a velocità diverse nel vuoto
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L'angolo critico oltre il quale si ha riflessione totale interna si calcola con la formula sin(θc) = ___ / n1, dove n1 è l'indice del mezzo più rifrangente.
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Calcola l'angolo limite per la riflessione totale interna quando la luce passa dal vetro (n = 1,50) all'aria (n = 1,00).
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Spiega in poche righe perché il cielo ci appare azzurro durante il giorno e rossastro al tramonto.
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Nell'esperimento delle due fenditure di Young si osservano sullo schermo:
- A) Una macchia luminosa unica al centro
- B) Una serie di frange chiare e scure regolari
- C) Un cerchio luminoso uniforme
- D) Due sole strisce luminose corrispondenti alle fenditure
- La diffrazione si manifesta in modo evidente quando la fenditura ha dimensioni molto maggiori della lunghezza d'onda della luce.
- Vero / Falso
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Un'onda elettromagnetica è formata da un campo elettrico e da un campo magnetico che oscillano ___ tra loro e rispetto alla direzione di propagazione.
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Una luce monocromatica ha frequenza f = 5,0 × 10^14 Hz. Calcola la sua lunghezza d'onda nel vuoto e indica a quale colore corrisponde indicativamente.
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Gli occhiali da sole polarizzati riducono i riflessi sull'acqua perché:
- A) Assorbono solo i raggi ultravioletti
- B) Bloccano la luce vibrante in un piano prevalentemente orizzontale
- C) Riflettono indietro tutta la luce visibile
- D) Cambiano la lunghezza d'onda della luce trasmessa
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Descrivi la differenza fra riflessione speculare e riflessione diffusa, fornendo un esempio concreto per ciascuna.
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La luce è un'onda longitudinale, simile alle onde sonore nell'aria.
- Vero / Falso
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Associa ciascuna zona dello spettro elettromagnetico alla sua caratteristica o applicazione tipica. | Colonna A | Colonna B | |---|---| | Infrarossi | Abbronzatura e sterilizzazione | | Ultravioletti | Lunghezze d'onda tra 380 e 780 nm | | Luce visibile | Cottura del cibo e comunicazioni radar | | Microonde | Telecomandi e visione notturna |
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In un esperimento di Young due fenditure distanti d = 0,20 mm sono illuminate da luce monocromatica di lunghezza d'onda λ = 600 nm. Lo schermo si trova a L = 1,5 m dalle fenditure. Calcola la distanza tra due frange chiare consecutive.
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In una giornata afosa, sull'asfalto rovente sembra di vedere una pozzanghera che riflette il cielo. Di quale fenomeno si tratta?
- A) Riflessione totale per la rugiada
- B) Rifrazione causata da strati d'aria a temperatura diversa
- C) Diffrazione attorno alle automobili
- D) Interferenza fra raggi solari
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Quando due onde luminose si sovrappongono in opposizione di fase (cresta contro ventre) si ottiene un'interferenza ___, e in quel punto si osserva il buio.
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Spiega, in un testo organizzato in almeno tre paragrafi, perché i fenomeni di diffrazione e interferenza vengono considerati le prove fondamentali della natura ondulatoria della luce. Cita almeno un esperimento storico e due esempi tratti dall'esperienza quotidiana.
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Progetta un semplice esperimento da realizzare in classe, usando materiali facilmente reperibili (puntatore laser, capello, fenditura ricavata tra due matite, vaschetta d'acqua, prisma, CD), per mostrare uno dei fenomeni studiati (riflessione, rifrazione, dispersione, diffrazione o interferenza). Descrivi materiali, procedimento, schema e risultato atteso.