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Ottica per bambini
Lenti concave e convesse
Cosa sono le lenti?
Le lenti deviano la luce in modi utili. La maggior parte dei dispositivi che controllano la luce ne contengono una o più. Alcuni utilizzano solo specchi, che possono svolgere gran parte delle stesse funzioni delle lenti.
Esistono due tipi fondamentali di lenti semplici
Lente convessa
Le lenti convesse o positive fanno convergere o mettono a fuoco la luce e sono in grado di formare un'immagine.
Lente concava
Le lenti concave o negative fanno divergere (diffondere) i raggi luminosi.
Puoi scegliere anche lenti di forme diverse
Di solito, la luce viaggia in linea retta, finché qualcosa non ne devia il percorso. I percorsi rettilinei della luce sono chiamati raggi luminosi. Quando si combinano diverse lenti convesse o concave, è possibile deviare il percorso della luce.
Figura 1. Osserva cosa succede al percorso della luce quando si combinano diverse lenti convesse o concave.
Lenti semplici o complesse?
Le lenti semplici non riescono a formare immagini molto nitide, quindi i progettisti di lenti o gli ingegneri ottici studiano come combinare i tipi semplici per realizzare lenti complesse che funzionino meglio. Per farlo ci avvaliamo di speciali programmi informatici, poiché ciò può richiedere miliardi e miliardi di calcoli.
A seconda del dispositivo, vengono utilizzati diversi tipi di lenti. Clicca sulle frecce per vedere alcuni esempi.
Cellulare
Questo dispositivo utilizza...
Fotocamera
Questo dispositivo utilizza...
Mars Rover
Questo dispositivo utilizza...
Fonte: https://www.jpl.nasa.gov/edu/resources/teachable-moment/meet-perseverance-nasas-newest-mars-rover/
Lente d'ingrandimento: un semplice strumento ottico
Questo diagramma mostra come una lente d'ingrandimento rifra i raggi luminosi per far apparire gli oggetti più grandi di quanto non siano in realtà. Molti dispositivi ottici si basano sullo stesso principio fondamentale: rifrangere la luce per ingannare l'occhio e il cervello, in modo che sembri che la luce provenga da un oggetto diverso (di solito più grande o più vicino).
Guarda una bella dimostrazione di ingrandimento semplice sul sito web di Molecular Expressions (si apre una nuova finestra e richiede un plug-in Java). Puoi spostare la lente di ingrandimento verso l'alto e verso il basso per vedere come cambia l'immagine.
Fai il quiz!
Le lenti sono ovunque e hanno tutte una funzione. Prova a indovinare quale lente si usa per...
1. Mostrare un'immagine grande sullo schermo?
2. Riesci a vedere le cose che sono lontane?
3. Riesci a vedere le cose molto piccole?
4. Vedere al buio?
5. Scattare foto di cose da guardare in un secondo momento?
6. Correggere i problemi di vista?
A) Telescopio
D) Proiettore
B) Occhiali per la visione notturna
E) Occhiali
C) Fotocamera
F) Microscopio
1. D
2. A
3. F
4. B
5. C
6. E
L'ottica nell'astronomia e nell'esplorazione spaziale
L'ottica vanta una lunga tradizione nel campo dell'astronomia e dell'esplorazione spaziale. Galileo (1564–1642) fu uno dei primi a utilizzare un piccolo telescopio per osservare la Luna e altri oggetti nel cielo notturno e a riportare le sue osservazioni.
Ha scoperto...
- Il fatto che la Luna presenti caratteristiche simili a quelle delle montagne
- Che Giove abbia le sue lune
- Le zone scure sul Sole, chiamate macchie solari
- I pianeti appaiono come piccoli dischi al telescopio perché sono relativamente vicini, mentre le stelle sembrano sempre dei puntini perché sono molto lontane.
Grazie a telescopi terrestri più potenti e a strumenti ottici specializzati, come gli spettrometri, è stato possibile svelare molti segreti dell'universo. Ancora oggi continuiamo a utilizzare e a perfezionare i telescopi terrestri e gli strumenti ottici scientifici.
Dal 1957, l'ottica ha rappresentato una componente fondamentale dell'era spaziale, a partire dai telescopi terrestri utilizzati per seguire i razzi e i satelliti. Poco dopo, gli scienziati svilupparono satelliti terrestri dotati di telecamere, telescopi e altri strumenti ottici, molti dei quali destinati a osservare la Terra, e molti altri ancora a osservare le stelle e i pianeti. Poco dopo, gli Stati Uniti e quella che allora era l'Unione Sovietica hanno iniziato a inviare veicoli spaziali oltre l'orbita terrestre per raggiungere la Luna, Venere, Marte e, infine, anche Plutone. Nel 2015, la sonda New Horizons della NASA è stata il primo veicolo spaziale a sorvolare Plutone e le sue lune.
Il telescopio spaziale Hubble è forse il sistema ottico spaziale più famoso, e diversi ingegneri della Optical Research Associates (ORA, che ora fa parte di Keysight) hanno effettivamente lavorato alla progettazione e ad altri aspetti delle ottiche di riparazione. L'ORA ha persino ricevuto un riconoscimento della NASA per il merito collettivo nel servizio pubblico per questo e altri lavori legati allo spazio. Visitate questo sito web per saperne di più su come funziona l'Hubble.
Nel 2021 la NASA ha lanciato un altro telescopio, il James Webb Space Telescope. Questo strumento orbita attorno al Sole ed è in grado di individuare e studiare galassie deboli dell’universo primordiale come nessun altro strumento prima di lui. Nella nostra galassia, è in grado di penetrare la polvere e il gas visibilmente opachi delle zone di formazione stellare e di sondare l’atmosfera degli esopianeti.
Se siete interessati a scoprire di più sugli altri pianeti, forse potremo imparare molto dai rover su Marte. Siamo orgogliosi del fatto che il team di ingegneria ottica di Keysight abbia progettato l'obiettivo zoom Mastcam-Z per il rover Perseverance, atterrato su Marte nel febbraio 2021. Lo strumento Mastcam-Z funge da "occhi" scientifici montati sull'albero del rover. La "Z" in Mastcam-Z sta per "zoom". Rappresenta una pietra miliare nella storia dell'esplorazione spaziale: è il primo sistema di obiettivi zoom ad essere incluso in uno strumento per lo spazio profondo.
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