Microscopio e telescopio
Come costruire un microscopio composto utilizzando due lenti convesse a breve lunghezza focale. L’oggetto da osservare va posizionato appena al di fuori del punto focale della lente obiettivo.
Cosa imparano gli studenti
- Microscopio
- Telescopio
La scienza alla base di questo esperimento
Un microscopio sfrutta lo stesso principio di un telescopio rifrattore: le onde luminose vengono rifratte mentre attraversano il vetro. In un telescopio, l’obiettivo è rifrangere la luce parallela proveniente da oggetti molto lontani in un piccolo punto focale all’altezza dell’occhio. In un microscopio, invece, l’obiettivo è rifrangere la luce divergente (che si disperde) in un percorso parallelo, per poi rifrangere tale luce in un piccolo punto focale all’altezza dell’occhio.
La luce entra attraverso la lente obiettivo anteriore e poi attraversa la lente dell’oculare prima di raggiungere l’occhio.
I telescopi a rifrazione si basano su un fatto straordinario. Quando la luce attraversa il vetro, rallenta. Rallentando un raggio di luce, questo si piega. Perché? Immagina di spingere un carretto lungo un marciapiede, quando le ruote di un lato scivolano nell’erba. Le ruote girano più lentamente nell’erba rispetto a quanto facciano sul marciapiede, e il carretto si sposta verso l’erba. Allo stesso modo, quando un raggio di luce attraversa una lente di vetro all’interno di un telescopio, si sposta verso la lente. Quando il raggio di luce esce dall’altro lato, è piegato!
La forma della lente fa sì che la luce in prossimità della parte superiore della lente venga deviata verso il basso, mentre quella in prossimità della parte inferiore venga deviata verso l’alto. In un punto all’interno del tubo i fasci di luce si incrociano, ma prima che possano nuovamente diffondersi, la lente dell’oculare li devia ancora una volta e li invia all’occhio.
Poiché i raggi di luce si incrociano, l’immagine risulta capovolta. Questo non ha molta importanza quando si osservano Marte o la Luna (ricordiamo che nello spazio non esiste un vero e proprio “sopra” o “sotto”), ma i telescopi a rifrazione utilizzati per osservare oggetti qui sulla Terra sono spesso dotati di un’altra serie di lenti che riportano l’immagine nella posizione corretta.
In un telescopio riflettente, la luce rimbalza sugli specchi invece di passare attraverso le lenti.
I telescopi rifrattori sono più semplici dei telescopi riflettori, ma presentano un importante limite. Ricordiamo che la luce che attraversa le lenti di vetro subisce una deviazione. Si è scoperto che i diversi colori subiscono deviazioni di entità diversa, e questo fa sì che la luce risulti sfocata. Isaac Newton risolse questo problema sostituendo le lenti con degli specchi.
Quando la luce colpisce uno specchio, non si rifrange. Al contrario, rimbalza. Proprio come una palla che rimbalza contro una parete, un raggio di luce esce dallo specchio con la stessa direzione con cui vi è entrato. In altre parole, l’angolo di incidenza è uguale all’angolo di riflessione. E questa regola vale per tutta la luce, indipendentemente dal suo colore.
Lo specchio primario di un telescopio riflettente è curvato nella misura giusta per riflettere tutta la luce sullo specchio secondario. Da lì, la luce passa attraverso la lente dell’oculare, che la devia verso l’occhio.
Attrezzatura utilizzata
- Piano inclinato, con 3 diversi terminali di binario — MEC-053
- Cursore per supporti — OPT-008
- Supporto per lenti da 50 mm di diametro — OPT-003
- Coppia di lenti sferiche biconvesse f: 5, 20 cm — OPT-022
- Lente sferica biconcava f: -5 — OPT-021
- Bilancia a doppia scala, serigrafata — MEC-002
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