Breve storia dell'ottica

La Genesi
Personaggi

Breve storia dell’ottica

E. Modica
erasmo@galois.it
Istituto Provinciale di Cultura e Lingue “Ninni Cassarà”

A.S. 2010/2011

E. Modica erasmo@galois.it Breve storia dell’ottica

La Genesi
Osservazioni
Personaggi

La Genesi
“In principio Dio creò il cielo e la terra. La terra era informe e
deserta e le tenebre ricoprivano l’abisso e lo spirito di Dio
aleggiava sulle acque. Dio disse: “Sia la luce!” E la luce fu. Dio
vide che la luce era cosa buona e separò la luce dalle tenebre e
chiamò la luce giorno e le tenebre notte. [. . .] Dio disse: “Ci
siano le luci nel firmamento del cielo, per distinguere il giorno
dalla notte; servano da segni per le stagioni, per i giorni e gli
anni e servano da luci nel firmamento del cielo per illuminare la
terra”. E così avvenne: dio fece le due luci grandi, la luce
maggiore per regolare il giorno e la luce minore per regolare la
notte, e le stelle. Dio le pose nel firmamento del cielo per
illuminare la terra e per regolare giorno e notte e per separare la
luce dalle tenebre”.

La Genesi
Osservazioni
Personaggi

Osservazioni

La luce e le tenebre sono create il primo giorno, il sole e la
luna il quarto giorno.
Luce e tenebre esistono a prescindere dalle sorgenti di luce e a
prescindere da chi le vede (l’uomo).
Non sembra che ci sia una propagazione della luce.
Luce e tenebre hanno un signiﬁcato metaforico: essere nella
luce vuol dire essere in grazia di Dio.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Abu’Ali ibn al-Hàitham (965-1040)
Personaggi
Giovanni Battista Della Porta (ca 1535-1615)
Johannes Kepler (1571-1630)
René Descartes (1596-1650)
Willebrord Snell (1580-1626)

Aristotele (384-322 a.C.)

Non tratta la visione nel suo libro di ﬁsica ma nel De
Anima e nel De sensu.
Propose come causa della visione un “movimento”
che si propaga dall’oggetto all’occhio modiﬁcando lo
stato di un mezzo trasparente alla luce che non si
vede, il diafano.
Il colore muove il diafano e questo fa si che si vedano
tutte le cose; quindi il colore non è visibile senza la
luce.
Non chiarisce il rapporto tra luce e diafano.

Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Personaggi

Epicuro (341-270 a.C.)

Formula la teoria dei simulacra secondo la quale:
le immagini si staccano dagli oggetti e ne
conservano sia la forma che l’aspetto;
la visione delle cose è resa possibile dall’urto fra
tali immagini e l’occhio.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Personaggi

Lucrezio (98-54 a.C.)

Nel libro IV del suo De rerum natura riprende la teoria
epicurea dei simulacra.
Non si basa su deduzioni logiche ma su analogie e diﬀerenze
con altri fenomeni.
Tutti i corpi emanano continuamente tenue immagini che si
aggirano nell’aria mantenendo aspetto e forma dei corpi dai
quali provengono.
Gli oggetti emanano elementi anche dalla loro superﬁcie,
quindi, emanano il loro colore, di conseguenza, quest’ultimo
risulta essere una proprietà dell’oggetto.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Personaggi

Il comportamento dei simulacra

Se incontrano superﬁci di vetro le attraversano.
Se incontrano una roccia si frantumano non rendendo alcuna
immagine.
Se incontrano uno specchio non l’attraversa né si frantuma,
ma viene riﬂesso con una velocità superiore a quella della luce
solare.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Personaggi

Osservazioni
Causa della visione: le immagini, senza di esse nessuna cosa può
essere veduta.
Meccanismo della visione: le immagini, entrando in contatto con i
nostri occhi, producono la vista che si conﬁgura come una
sensazione tattile (una certa forma toccata al buio risulta identica a
quella che si vede alla luce).
Percezione della distanza: è opera dei simulacra che spingono
l’aria frapposta fra noi e l’oggetto detergendo le pupille; cioè più a
lungo l’aria deterge i nostri occhi, tanto più lontano è collocato
l’oggetto, quindi l’aria risulta essere il mezzo per determinare
quanto un corpo sia distante da noi.
Non siamo in grado di vedere i simulacra a causa della rapidità di
tutte le operazioni descritte.

Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
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Personaggi

Euclide (365-300 a.C.)
Il suo approccio al problema della visione è di tipo
matematico.
Nei due libri Ottica e Catottrica egli pone dei postulati dai
quali poter dedurre tutta la sua teoria.
Tre esempi di postulati sono i seguenti:
P1 I raggi emessi dall’occhio si propagano in linea
retta.
P2 Quello che noi vediamo è un cono che ha come
base il contorno dell’oggetto (quindi non si vede
il colore, ma solo il contorno).
P3 Si vedono gli oggetti sui quali cadono i raggi
visuali.

Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
La Genesi
Personaggi

Euclide (365-300 a.C.)

Ritiene che i raggi luminosi si propagano
dall’occhio verso gli oggetti osservati.
Dato l’approccio scelto, non si pose il problema
della natura della luce.


Aristotele
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Abu’Ali ibn al-Hàitham

Scrisse diverse opere sui fenomeni ottici:
Epistola sulla luce.
Libro dell’ottica.
Teoria di Alhazen:
l’occhio “sente” l’oggetto per mezzo di raggi che questo gli
invia con velocità ﬁnita;
i raggi luminosi devono avere un’esistenza reale perché la luce
intensa danneggia gli occhi.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
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Abu’Ali ibn al-Hàitham

La sua analisi dell’aspetto geometrico della formazione
delle immagini lo portò a scoprire come le immagini
degli oggetti si formino capovolte sulla retina: ciò lo
lasciò perplesso e per risolvere il dilemma abbandonò
l’esperienza e invocò una ipotesi del tutto errata, cioè
il nostro sistema visivo sentirebbe l’immagine quando
essa si forma sulla prima superﬁcie del cristallino.


Aristotele
Epicuro
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La Genesi
Personaggi


Nella seconda metà del Cinquecento pubblica le
opere:
Magiae Naturalis libri IV (1589): miscuglio di
argomenti vari quali la camera oscura, gli occhiali
con lenti, etc.
De Refractione (1593): tenta una teoria delle
lenti ma introduce una terminologia molto
confusa.
L’importanza del lavoro di Della Porta consiste
nell’avere stimolato l’interesse di Keplero.


Aristotele
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Personaggi


Pubblica nel 1604 il saggio Ad Vitellionem Paralipomeni, la
sua prima opera riguardante l’ottica.
Il titolo vuol dire “Aggiunte a Witelo”, un astronomo
polacco del XIII secolo che eseguì traduzioni di testi arabi e
che riporta idee di Alhazen senza citare la fonte.
In tale opera ci sono alcuni fondamenti dell’ottica
geometrica.
Conquiste riportate in tale opera:
descrizione e giustiﬁcazione delle immagini virtuali generate da
specchi piani
spiegazione di come gli occhiali correggano i difetti della vista.

Aristotele
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Personaggi

Nel 1610 ottiene un cannocchiale costruito da Galileo che gli
fa ﬁnalmente apprezzare l’importanza delle lenti.
Nell’arco di pochi mesi mette a punto la teoria delle lenti quali
diottri per ingrandimento e manda alle stampe la Dioptrice
(1611) che può essere considerato il primo trattato di ottica
geometrica.
La Dioptrice si basa su un sistema di assiomi, quali:
la luce è emessa dalle sorgenti;
un punto emette in tutte le direzioni;
un raggio si comporta come una linea della geometria euclidea.
Considera la luce dotata di velocità inﬁnita dato che, nell’ambito
dell’ottica geometrica, questa assunzione non crea problemi.

Aristotele
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Lucrezio
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La Genesi
Personaggi

I suoi contributi alla natura della luce e all’ottica li troviamo
nei seguenti scritti:
la Dioptrique;
le Météores;
Le Monde ou Traité de la Lumière.
Nella Dioptrique espone la corretta formulazione
quantitativa della legge della rifrazione a cui egli giunse in
base a un presupposto del tutto errato: per spiegare
l’avvicinamento alla normale del raggio rifratto da un vetro o
dall’acqua egli conclude che la componente parallela alla
superﬁcie rifrangente rimane inalterata dopo la rifrazione,
mentre quella perpendicolare aumenta, il che implicherebbe
che la luce viaggia più velocemente nei mezzi più densi.

Aristotele
Epicuro
Lucrezio
Euclide
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Personaggi


Elabora tre modelli contraddittori della luce:
la luce è composta da particelle in movimento
vorticoso;
la luce è una specie di ﬂuido che passa attraverso
i pori di un mezzo;
la luce è costituita da onde che esercitano
pressione su un mezzo elastico che pervade tutto.


Aristotele
Epicuro
Lucrezio
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La Genesi
Personaggi

Non si avvalse di alcuna teoria sulla natura dei raggi
luminosi ma si basò semplicemente sui risultati
raccolti da diversi sperimentatori e in particolare da
Keplero per pervenire alla legge della rifrazione:
sin i
=k
sin r
Non si sa se Cartesio conoscesse tale legge, ma è chiaro
che i due scienziati sono arrivati alla corretta
formulazione con premesse e ragionamenti del tutto
indipendenti e pertanto è corretto chiamare la legge della
rifrazione col nome di legge di Snell-Cartesio.

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