STEP #08 - I materiali

I prismi ottici sono realizzati in vetro,in particolare Newton utilizzava il cristallo mentre quelli moderni sono costituiti da qualsiasi tipo di vetro ottico su richiesta del cliente.

La prima manifattura in vetro risale al 2500 a.C in Mesopotamia,dove era usato esclusivamente per realizzare oggetti personali.

Furono,poi,i Romani nel 1 secolo a.C con al tecnica della soffiatura ad ampliarne il mercato e solo agli inizi dell'Ottocento ebbe inizio la sua produzione industriale.

Il vetro è una massa omogenea,trasparente,impermeabile,resistente alla maggiorparte delle stostanze chimiche,dura,fragile.

La proprietà più importante è la trasparenza,cioè la sua capacità di farsi attraversare dai raggi luminosi.

Le materie prime usate per fabbricarlo sono:la silice,la soda,la calce;in alcuni casi particolari si aggiungono delle sostanze per renderlo più resistente,più trasparente,più duro,più lucido;queste sotanze sono:l'ossido di piombo,l'ossido di zinco,l'acido borico.

Fonti:https://www.skuola.net/chimica/inorganica/vetro.html

STEP #07 - Il mito

Dante Alighieri nella Divina Commedia presenta alcuni chiari riferimenti alle conoscenze del tempo sulla luce e sugli strumenti adottati dall'ottica per studiarla:

"Tre specchi prenderai; e i due rimuovi

da te d'un modo, e l'altro, più rimosso,

tr'ambo li primi occhi tuoi ritrovi.

Rivolto ad essi, fa che dopo il dosso

ti stea un lume che i tre specchi accenda

e torni a te da tutti ripercosso."

(Paradiso, 2 , 101)

Anche Lucrezio nel De Rerum Natura (I sec. a.C.), si riferisce alla luce come scomposizione dei colori:

                                                              

                                                              "Inoltre, poiché senza luce non possono esserci colori,

né i primi principi delle cose emergono alla luce,

si può conoscere come questi non siano rivestiti di colore.

E infatti, quale colore potrà esserci nelle cieche tenebre?

Che anzi nella luce stessa il colore si muta, secondo

che rifulge percosso da raggi di luce diretti o obliqui [...]"
(De Rerum Natura, libro II, 795)

STEP #06 - Il simbolo

 

Il simbolo mostra come la luce bianca risulti essere la combinazione di ogni colore dell'arcobaleno, e il prisma è in grado di separare i suoi colori.

STEP #05 -Il principio fisico

Nell' esperimento del prisma i due mezzi coinvolti sono 

l’aria, dove solitamente viaggia la luce, e il vetro.
La luce bianca entrando nel prisma si separa nei suoi colori costituenti per effetto della rifrazione il cui angolo dipende dalla lunghezza d’onda e uscendo di nuovo nell’aria tale separazione è ulteriormente accentuata.

Ad ogni lunghezza d'onda corrisponde un colore diverso. In tal modo, con un opportuno rivelatore è possibile vedere l'insieme dei colori (noto anche come spettro) che compongono la luce bianca.

In fisica, l'indice di rifrazione di un materiale è una grandezza adimensionale che quantifica la diminuzione della velocità di propagazione della radiazione elttromagnetica quando attraversa un materiale. Si definisce come:  n = c/v

Usando un secondo prisma Newton cercò di dimostrare che la scomposizione della luce è un fenomeno fisico reversibile 

Se collochiamo un secondo prisma capovolto dopo il primo, l'angolo di rifrazione viene esattamente compensato,ovvero è possibile ricomporre il fascio di luce bianca originario facendo convergere i raggi colorati.  

Possiamo individuare, sperimentalmente, le caratteristiche della rifrazione dei raggi luminosi quando essi passano da un mezzo all’altro, che presentano indici di rifrazione differenti, mediante la formula di Snell

siniˆsinjˆ=n2n1

dove i e j rappresentano, rispettivamente, l’angolo di incidenza e l’angolo di rifrazione; n2 e n1 sono, rispettivamente, gli indici di rifrazione del secondo e del primo mezzo

STEP # 04 -La scienza

Il prisma doppio appartiene alle scienze fisiche,in particolare ad una branca dell'ottica:l'ottica geometrica.

L’ottica geometrica è la più antica branca dell’ottica che si occupa delle leggi che riguardano la propagazione della luce nel caso in cui essa possa essere considerata come unʼonda piana.

Studia alcuni fenomeni rilevanti la riflessione e la rifrazione ed da una spiegazione approssimata del funzionamento di specchi, prismi, lenti e dei sistemi ottici costruiti con essi.

Intorno al 300 a.C Euclide, sostenendo le teorie di Pitagora diede vita all'ottica geometrica,che venne sviluppata nei secoli successivi, sia nel mondo occidentale (in particolare da Claudio Tolomeo nel II secolo) sia in quello islamico, ad esempio con i notevolissimi contributi di Ibn Sahl e di Alhazen,grazie al lavoro del quale l'abate Francesco Maurolico di Messina riuscì a dare una spiegazione al funzionamento dell'occhio.

Keplero, nel 1604, riprese il lavoro dell'abate nel suo Ad Vitellionem paralipomena ,integrandolo nel 1610 con la Dioptrice, nella quale inserì la parte dell'ottica riguardante le lenti.

Successivamente Snell ricavò sperimentalmente le leggi sulla rifrazione, contemporaneamente a René Descartes che tentò di spiegarle ipotizzando la luce come corpuscoli in rapido movimento.

Nel 1665, il gesuita Francesco Maria Grimaldi osservò (nel suo Physico-Mathesis de lumine, coloribus et iride) il fenomeno della diffrazione. 

Inziò cosi il dibattito che durò secoli sulla natura corpuscolare o ondulatoria della luce: la prima sostenuta da Isaac Newton nell'opera Opticks (1704), la seconda da Christiaan Huygens nel Traité de la lumière (Trattato sulla luce, 1690), dove sosteneva che la luce consistesse nel movimento ondulatorio dell'etere.

La risoluzione del problema della luce come particella o come onda si risolse pochi anni dopo con lo sviluppo della meccanica quantistica, che spiegò come la luce si comporta sia da particella che da onda elettromagnetica, a seconda dell’apparato sperimentale che viene predisposto (principio di complementarità).

Fonti:https://it.wikipedia.org/wiki/Ottica ,https://it.wikipedia.org/wiki/Ottica_geometrica

 

STEP #03- Un glossario

Il prisma doppio ha molteplici versioni,ma generalmente è composto da:

• Due prismi equilateri:oggetti in vetro che riflettono un raggio di luce incidente
• Struttura di sostegno:in alcune versioni è costituito da un telaio in legno, in altre da una colonnina in ferro.
• Raggio di luce:raggio incidente sulla superficie dei prismi
• Strumento di misura graduato:in alcuni casi una lancetta indicatrice con scala graduata,per misurare l'inclinazione del prisma.

Fonti:https://catalogo.museogalileo.it/oggetto/CoppiaPrismiIntelaiati.html

STEP #02- L' immagine

Schizzo di Newton del suo esperimento cruciale,in cui la luce del sole è rifratta attraverso un prisma. 

Fonte:

http://www.departments.bucknell.edu/history/carnegie/newton/refraction.html

Due prismi equilateri in vetro sono imperniati

 orizzontalmente in un telaio di legno tramite ghiere di ottone

Data di realizzazione: seconda metà sec. XVIII

                 Materiali:vetro,legno,ottone

                 Dimensioni:500x175x115mm

Fonti:https://catalogo.museogalileo.it/oggetto/CoppiaPrismiIntelaiati.html

STEP #01- Il nome

Ideato da Isaac Newton,il prisma¹ doppio è uno strumento scientifico,costituito da due prismi triangolari in cristallo posti su una colonna di ferro.

Il nome prisma definisce un mezzo otticamente omogeneo cui si ricorre per provocare un'opportuna deviazione di un raggio di luce ,alla quale s'accompagna anche la dispersione del raggio, se esso è policromatico, cioè la scomposizione del raggio nei raggi monocromatici che lo compongono .

Nella altre lingue è detto:

• double prism (inglese)
• double prisme(francese)
• prisma doble (spagnolo)
• doppelprisma (tedesco)
• 雙棱鏡 (cinese)

¹Lat. prisma, dal gr. prísma -atos, a sua volta da prízo "segare"

Fonti:

https://www.treccani.it/enciclopedia/prisma_(Dizionario-delle-Scienze-Fisiche)/