La luce

La luce è un fenomeno della fisica. E' studiato da un'apposita disciplina della scienza detta ottica.

Grazie alle proprietà della luce e al modo in cui interagisce con la materia, l'uomo conosce la realtà che lo circonda.

Cos'è la luce

La luce è una parte dello spettro elettromagnetico.

Sono le radiazioni elettromagnetiche nella lunghezza d'onda che l'uomo percepisce con la vista. Da 400 a 700 nanometri.

lo spettro elettromagnetico della luce visibile

Nello spettro della luce visibile sono comprese tutte le frequenze dei colori dall'estremo rosso all'estremo violetto.

Qual è la differenza tra frequenza e lunghezza d'onda? La frequenza e la lunghezza d'onda sono due modi diversi per misurare lo stesso fenomeno. La frequenza conta il numero di onde in un secondo. La lunghezza d'onda, invece, misura il tempo ( secondi ) in cui si completa un'onda. Pertanto, a una lunghezza d'onda bassa corrisponde una frequenza alta, e viceversa.

Al di sopra e al di sotto di questo insieme di frequenze, esistono altre radiazioni con frequenze non visibili dall'occhio umano ( es. infrarosso e ultravioletto ).

La composizione della luce

Un fascio di luce bianca è composta dai colori fondamentali dello spettro luminoso.

Perché?

Nella luce viaggiano radiazioni elettromagnetiche con diverse lunghezze d'onda ( frequenze ). A ogni frequenza corrisponde un colore diverse.

Esempio. Alle frequenze più basse il colore tende al rosso mentre a quelle più alte corrisponde il blu e il violetto.

Una dimostrazione pratica

Facendo passare la luce bianca in un prisma di vetro è possibile scomporre il fascio di luce nei colori che la compongono.

l'esperimento di Newton con un prisma dimostra la scomposizione della luce bianca nei colori dell'arcobaleno

Questo esperimento venne compiuto per la prima volta da Isaac Newton nella metà del XVII secolo.

La spiegazione dell'arcobaleno. Questo fenomeno fisico è anche la causa dell'arcobaleno che vediamo nel cielo. In questo caso, le piccole gocce d'acqua presenti nell'atmosfera hanno lo stesso effetto del prisma, scompongono la luce nei sette colori fondamentali ( rosso, arancione, giallo, verde, blu, indaco, viola ).

Come si sposta la luce

La luce ha una doppia natura ondulatoria e corpuscolare. A seconda di come si analizza.

Perché la luce ha doppia natura?

Dal punto di vista corpuscolare un raggio di luce è composto da particelle prive di massa dette fotoni.

lo spostamento dei fotoni nello spazio

Un fotone si sposta nello spazio alla velocità della luce seguendo un andamento ondulatorio e circolare.

Questo spiega la doppia natura ondulatoria e corpuscolare della luce.

In fisica questo fenomeno è conosciuto come dualismo onda-particella.

La teoria ondulatoria e corpuscolare della luce. Nel XVII secolo furono avanzate due teorie scientifiche per spiegare la natura della luce. Una teoria ondulatoria di Huygens e la teoria corpuscolare di Newton. Nel XIX secolo si affermò la teoria ondulatoria. In realtà, entrambe le ipotesi sono vere.

La velocità della luce

Nel vuoto la luce si propaga alla velocità di 299 mila chilometri al secondo.

Quando attraversa altri mezzi di trasmissione, la luce rallenta e viaggia a una velocità inferiore.

La teoria elettromagnetica di Maxwell

La teoria elettromagnetica venne formulata da James Clerk Maxwell nella seconda metà del '800.

Maxwell si accorse che tutte le radiazioni elettromagnetiche si propagano nel vuoto sotto forma di onde e in linea retta, viaggiando alla velocità della luce ( circa 299 mila km / secondo ).

Perché la luce si propaga a onde?

La natura ondulatoria delle radiazioni elettromagnetiche è causata dalle oscillazioni del campo magnetico e del campo elettrico.

la propagazione delle onde elettromagnetiche

I due campi oscillano su due piani perpendicolari tra loro nella direzione del raggio di luce.

Nota. La luce visibile è un tipo di onda elettromagnetica in un intervallo di frequenze al quale è sensibile l'occhio umano.



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