Probabili appunti per un futuro progetto con le scuole medie/superiori: laboratorio di ottica.
La luce visibile agli occhi
umani è un’onda elettromagnetica, una radiazione descrivibile in termini di
campi elettrici e campi magnetici. La luce visibile si propaga nello spazio a
partire da una sorgente (per esempio il
sole, le stelle, una lampadina a incandescenza, ecc) e viaggia nel vuoto alla
velocità della luce c di 299.792.458 m/s ≈ 300.000 km/s. La luce viaggia attraverso
la materia ad una velocità inferiore a c. La riduzione dipende dalle proprietà
elettriche e magnetiche del materiale attraversato.
Osservando lo spettro elettromagnetico si nota che la luce visibile è soltanto una
piccola parte della radiazione elettromagnetica presente in natura: …, raggi
gamma, raggi X, ultravioletto, visibile, infrarosso, microonde, TV, FM, banda
radioamatori, AM, onde lunghe, …
La regione visibile dello
spettro elettromagnetico presenta i seguenti limiti in termini di lunghezza
d’onda:
≈ da 400 nm ÷ 700 nm e corrispondono all’intervallo di frequenze:
≈ da 4 x 1014 Hz ÷ 7
x 1014 Hz
La sensibilità dell’occhio
umano all’interno di questo range di
lunghezze d’onda o di frequenze non è costante. Per un osservatore standard la
massima sensibilità si presenta intorno ai 555 nm di lunghezza d’onda
corrispondenti al colore giallo-verde. La regione del visibile è ben definita
sia in direzione delle onde corte (verso l'ultravioletto) sia in direzione delle
onde lunghe (verso l'infrarosso). La
sensibilità dell’osservatore standard diventa dell’1% rispetto a quella di
picco (centrata sul valore di 555 nm) sui valori di 430 nm (violetto) e 690 nm
(rosso).
 |
| Fig. 1 - Da un punto di vista fisico, i colori della luce visibile sono onde elettromagnetiche distinguibili per i differenti valori di lunghezza d'onda e frequenza. |
La luce viene emessa quando negli
atomi, gli elettroni più esterni (detti di valenza) cambiano il loro stato di
moto (tali transizioni sono dette anche transizioni ottiche). Il colore della
luce dà informazioni riguardo gli atomi o l’oggetto da cui è stata emessa. Lo
studio della luce emessa dal sole e dalle stelle dà informazioni sullo loro
composizione.
Gli elettroni possono essere
portati dal loro stato di energia minima a stati superiori (ad esempio
riscaldando una sostanza, o facendola attraversate da una corrente elettrica). Poi ricadendo sul loro stato fondamentale emettono radiazione nella regione visibile
dello spettro elettromagnetico. L’emissione di luce è particolarmente probabile
quando ad essere eccitati sono gli elettroni più esterni (di valenza).
Il sole è la sorgente di luce
visibile più familiare e prossima alla terra. Il sole emette radiazioni in
tutto lo spettro elettromagnetico ma la massima intensità corrisponde alla
regione del visibile e il picco di intensità corrisponde alla lunghezza d’onda
di 550 nm (colore giallo). Si ritiene veritiero che i nostri occhi siano
evoluti fino ad adattare la loro sensibilità allo spettro del sole. In poche parole siamo fatti per il sole.
Appunti presi da FISICA 2 - 4a edizione - Resnick Halliday Krane
