Esplorazione delle onde: dall'ottica alla propagazione della luce

L’ ottica si occupa dello studio delle onde. Si divide in fotometria, che si occupa dello studio fisiologico dello studio delle onde, quindi come l’ occhio riceve le onde e in particolare la luce, l’ottica geometrica che studia come si propagano le onde, esse infatti seguono le leggi di Euclide. Le onde sono perturbazioni che si propagano nel tempo e nello spazio, e trasportano energia, non materia.

Tipi di onde

Si possono suddividere in onde trasversali, o longitudinali: Le onde trasversali sono le onde in cui la direzione d’ oscillazione delle particelle è perpendicolare alla direzione di propagazione dell’ onda, mentre quelle longitudinali hanno la direzione d’ oscillazione delle particelle parallela alla direzione di oscillazione dell’ onda. Un’ onda possono essere costruttive o distruttive, costruttive se sono risultanti di due onde di ampiezza minore, distruttive.

Calcolo della velocità delle onde

Si può calcolare la velocità di un’onda, infatti, come ogni velocità è data dal rapporto di uno spazio e di tempo: lo spazio è la lunghezza dell’ onda, che viene indicata con lambda, e il tempo è il periodo, indicato con T: il periodo, è il tempo impiegato per compiere un ciclo completo, in ciclo sarebbe un’ oscillazione completa. Il periodo è inversamente proporzionale alla frequenza, che è il numero di cicli compiuti in un secondo, e si indica con f. (f = 1 : T) per cui la velocità d’ onda è uguale alla lunghezza d’ onda per la frequenza; di conseguenza anche lambda e la frequenza saranno inversamente proporzionali, infatti al diminuire dello spazio da percorrere, aumenterà la frequenza.

Percezione della luce

L’ occhio non è ricevitore integrale della luce in quanto possiamo ricevere una piccola parte dell’ energia raggiante, non riceviamo i raggi ultravioletti, e infrarossi, ma una banda di colori che vanno dal rosso al viola, e ogni colore ha una specifica lunghezza d’ onda, e una frequenza diversa dalle altre. Si parla di rifrazione della luce quando cambia la velocità dell’ onda, ma non la sua frequenza quando cambia mezzo di percorrenza, mentre, la diffrazione di un’ onda quando essa riesce ad attraversare, ostacoli, o barriere. Il laser è un’ onda monocroma perché riflette tutti i colori tranne il rosso. Il bianco e il nero non sono colori poiché il bianco assorbe i colori, mentre il nero li respinge tutti. Invece la rifrazione della luce è la deviazione della luce quando incontra un corpo trasparente, come un prisma.

Propagazione della luce e del suono

La luce si propaga nel vuoto, però si può anche propagare in modo corpuscolare, mentre il suono si propaga solo in modo corpuscolare; esiste la teoria fotoelettrica per la quale le particelle della luce, chiamate fotoni, trasmettono energia agli elettroni, di un mezzo metallico, e li fanno allontanare dal nucleo. Un’onda ha sempre una sorgente, e un mezzo per propagarsi. Le sorgenti possono essere primarie, o secondarie: le prime brillano di luce propria, quali il Sole, o il neon, mentre quelle secondarie brillano di luce propria quali la luna, che si vede luminosa, perché riflette i raggi che provengono dal Sole.

Propagazione rettilinea e curvilinea

La luce si propaga in linea retta quindi in modo rettilineo, secondo le leggi della geometria euclidea, ma in seguito Einstein scoprì che lo spazio è bidimensionale quindi, la luce si propaga in modo curvilineo, segue perciò la curvatura dello spazio. I corpi opachi sono corpi che non si lasciano attraversare dalla luce, mentre i corpi trasparenti sono quelli che si lasciano attraversare e sono risultanti di ampiezza minore di onde di ampiezza maggiore.