Scopriamo come la luce interagisce con i materiali giocando con la nostra casa. 

Materiali

  • Fogli di cartone spesso (anche di recupero da scatole e imballaggi)
  • Fogli di cartoncino colorati
  • Fogli di cartoncino ondulato
  • Fogli di plastica trasparente
  • Fogli di plastica colorata semi trasparente (o plastica a bolle)
  • Fogli di carta oleata (carta da forno)
  • Fogli di carta pergamena
  • Fogli di alluminio
  • Scampoli di tessuto di varie fantasie e materiali
  • Un foglio grande (A0) di cartoncino spesso da usare come base.
  • Colla a caldo
  • Pinzatrice
  • Taglierina o punzone
  • Forbici
  • Pennarelli a punta grossa
  • Torcia
  • Tre scatole di cartone (anche di recupero) con tre etichette adesive

Materiale facoltativo:

  • Nastro di rame adesivo conduttivo
  • Led da 3 a 5 millimetri
  • Batterie a bottone da 3V

 

Descrizione dell’attività

Per spiegare ai bambini come la luce interagisce con i vari materiali, e in particolare per spiegare i concetti di trasparenza, opacità e traslucenza, proponiamo una attività creativa e divertente: costruiamo le nostre casette!

Tutta l’attività deve essere basata sulla fantasia dei bambini. Come prima cosa, dunque, con il cartone spesso costruiamo le sagome di varie case, seguendo le loro idee: case basse con il tetto spiovente, case a due piani, palazzine, …, tutto può andare bene!

Dopo aver discusso con i bambini del loro concetto di casa, chiediamo cosa possa caratterizzare dall’esterno la loro. Hanno un grande portone o un portoncino? Finestre grandi o piccole? A cosa servono portoni e finestre? 

Conduciamo i bambini a discutere il fatto che porte e finestre hanno funzioni diverse.  

Con un pennarello facciamo disegnare la sagoma del portone di ingresso in ogni casa; a seguire poi una o più finestre, a seconda delle idee dei bambini. 

In figura, qualche esempio di sagome realizzate. 

Con la taglierina eventualmente utilizzata dalle maestre o con una punzonatura, Ritagliamo le sagome in modo da avere gli spazi vuoti in corrispondenza di porte e finestre (vedi figura). E’ necessario utilizzare una taglierina e quindi la maestra dovrà preparare le sagome oppure possono lavorare i bambini una punzonatura.  Lasciamo un bordo inferiore di 5-6 cm da poter piegare in modo che la sagoma rimanga in piedi. 

Sempre interagendo con i bambini, partiamo dal portone/portoncino. Al posto della sagoma vuota cosa mettiamo? Vogliamo un portone colorato? Chi è fuori deve vedere cosa c’è dentro la casa? Mostriamo ai bambini i vari materiali e facciamo scegliere il materiale che preferiscono per il portoncino. 

Una discussione analoga deve essere fatta per le finestre: devono essere scure o è meglio se ci si vede attraverso? Come sono le finestre della loro casa reale? Sono tutte uguali? 

I bambini tenderanno a dire che sono di vetro, e che ci si vede attraverso. Qualcuno dirà che per fare buio servono le serrande o le persiane. Qualche altro bambino invece menzionerà l’uso delle tende. Se non dovesse uscire fuori dalla discussione, portiamo i bambini a ragionare sul fatto che spesso la finestra del bagno è un po’ diversa dalle altre. Perché? Quali tra i vari materiali a disposizione può essere usato per portoni e finestre? Facciamo scegliere ai bambini. 

Incoraggiate una discussione sui diversi materiali:  materiali che non fanno vedere attraverso (cartoncino e per analogia con la nostra casa il legno dei portoni, gli scuri delle finestre), materiali che fanno vedere bene attraverso (foglio di plastica trasparente e per analogia con la nostra casa il vetro delle finestre), materiali che fanno vedere un pochino, ma non benissimo (carta oleata e per analogia con la nostra casa i vetri delle finestre del bagno, le tende). 

Spieghiamo ai bambini che la differenza tra i materiali che hanno scelto risiede nella capacità di far passare tanta, poca o nessuna luce attraverso. Per rafforzare il concetto, facciamo fare loro la prova con una torcia posta dietro ogni tipo di materiale: posizionando la luce dietro un foglio di cartoncino o un foglio di carta oleata, cosa succede? Facciamo fare la prova con i diversi materiali a disposizione.

I materiali potranno essere messi in tre scatole diverse, etichettate il base al loro comportamento ad esempio  “TRASPARENTE: la luce passa/si vede bene”, “TRASLUCIDO: la luce passa un po’/si vede un po’ ma non benissimo”, “OPACO: La luce non passa/non si vede niente”) Immagine

Una volta etichettati i vari materiali, facciamo scegliere ai bambini cosa usare per le varie aperture delle loro porte/finestre. Lasciamo che le scelte siano completamente libere e registriamo le loro motivazioni, ad esempio “io voglio il portone trasparente, così tutti vedono quanto è bella casa mia”, “la finestra di camera mia deve essere scura, così quando accendo la luce di notte non disturbo nessuno”, etc. 

Infine, ritagliamo le aperture e incolliamole alle varie casette (figure). Incolliamo poi la base delle sagome al cartoncino A0. Possiamo anche disegnare lo schema di un paese, con le strade e i giardini, su cui incollare le nostre casette (vedi figura come esempio). 

 

Versione più tecnologica: per mostrare il comportamento della luce rispetto ai vari materiali usati, oltre ad usare una torcia, possiamo costruire nel retro di ogni casetta dei circuiti di carta (con nastro di rame, led bianchi e una batteria da 3v). Per una descrizione più dettagliata su come costruire un circuito di carta, suggeriamo la lettura della pagina https://play.inaf.it/circuiti_carta/ 

In figura un esempio di circuito costruito sul retro di una casetta.

*Valutazione: Tutte le fasi dell’attività devono essere riprese (video e audio), il materiale prodotto fotografato – Making Learning Visible (MLV)

 

Spiegazione del processo fisico

Quando la luce incontra un qualunque tipo di materiale, interagisce con esso. Le interazioni possono essere di natura diversa: la luce può essere bloccata dal materiale oppure può attraversarlo, del tutto o in parte. Questo comportamento caratterizza alcune delle proprietà dei materiali che, rispetto a come vengono attraversati dalla luce, possiamo distinguere in:

  • Materiali trasparenti
  • Materiali opachi
  • Materiali traslucidi

I materiali trasparenti sono quelli che si lasciano attraversare dalla luce. Il materiale trasparente per eccellenza è l’aria, ma possono essere trasparenti anche l’acqua, il vetro e alcuni tipi di plastiche. 

I materiali opachi sono quelli che non si lasciano attraversare dalla luce. Esempi di materiali opachi sono il legno, i metalli, i mattoni dei muri, le rocce, etc.

I materiali  traslucidi sono quelli caratterizzati da un comportamento intermedio tra gli opachi e quelli trasparenti: in pratica fanno passare soltanto una parte della luce. Esempi di corpi traslucidi sono la carta oleata, la carta pergamena, i fogli di plastica a bolle, il vetro satinato, ecc.

Queste categorie non vanno pensate però come fisse e determinate: l’opacità (o la trasparenza) non dipendono solo dal materiale, ma anche dal suo spessore. Così un foglio di plastica può essere trasparente, ma se ne usiamo tanti sovrapposti, vedremo che la trasparenza diminuirà.

Fino ad ora abbiamo catalogato i materiali rispetto al loro comportamento  nei confronti  della luce visibile.

Ma l’opacità (o la trasparenza) dipendono  anche dal tipo di luce: alcuni materiali sono opachi al passaggio di un tipo di luce e invece si lasciano attraversare da altri. Vi sembra strano? Pensate alla pelle delle nostre mani: la luce visibile non le attraversa, ma sappiamo bene che i raggi X, quelli che usiamo per fare le radiografie, devono attraversarla per forza per poterci mostrare lo stato delle nostre ossa. 

Box astrofisico 

I concetti di “opaco” e “trasparente” sono molto comuni in astronomia, dove moltissimi processi sono riconducibili all’interazione tra la luce e la materia. 

La luce emessa dai vari oggetti cosmici attraversa infatti grandi spazi permeati da un mezzo detto interstellare o intergalattico a seconda che si trovi nella Galassia o tra diverse galassie. Tale mezzo altro non è che un insieme più o meno denso di gas e di polveri, che possono interagire con la luce. Nella Via Lattea troviamo per esempio enormi nubi interstellari che assumono caratteristiche diverse proprio a seconda del tipo di gas e soprattutto della sua densità. Esistono perciò delle nubi molto dense che possono assorbire efficacemente soprattutto la luce visibile, un po’ come succede con le nubi terrestri che non lasciano passare la luce del sole nelle giornate grigie. 

Tali nubi sono dette “opache” alla luce visibile o anche nubi oscure, perché vengono individuate come regioni che emettono pochissimo e in cui sembra ci siano pochissime stelle: apparentemente cioè non si lasciano attraversare dalla luce visibile. 

La cosa interessante però è che l’opacità di una nube dipende dal tipo di luce che la attraversa. Nubi oscure alla luce visibile possono invece essere trasparenti al passaggio, per esempio, della luce infrarossa. Si dice che l’opacità dipende cioè dalla frequenza della luce. 

Guarda per esempio la famosa nube oscura Barnard 68: nella prima immagine è osservata nella luce visibile e apparentemente sembra un “buco” nella distribuzione delle stelle. Stelle che però appaiono quando usiamo la luce infrarossa (seconda immagine)

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