Concetti Chiave
- La luce è un'onda elettromagnetica che si propaga attraverso raggi, con il sole come fonte principale di energia luminosa.
- La velocità della luce varia nei diversi mezzi: 3x10^8 m/s nel vuoto, 2,5x10^8 m/s nell'aria e 2x10^8 m/s nell'acqua.
- La luce presenta una doppia natura: corpuscolare, composta da fotoni senza massa, e ondulatoria, come onda elettromagnetica.
- Lo spettro visibile si trova tra 400nm e 780nm, mentre al di sotto e al di sopra di queste lunghezze d'onda ci sono radiazioni non visibili.
- Le radiazioni non visibili includono raggi UV, raggi X e raggi γ sotto 400nm, e raggi IR, microonde e onde radio sopra 780nm.
La natura della luce
La luce è un'onda elettromagnetica che si diffonde mediante raggi riducibili a delle rette. La fonte di luce più importante è il sole, dove avvengono le reazioni nucleari. All'ultimo strato di questa stella, il calore si diffonde radialmente e l'energia si propaga radialmente. Un corpo colpito da un raggio di sole può essere trasparente o opaco, è trasparente se si lascia attraversare, mentre è opaco se lo riflette.
Velocità della luce
La velocità della luce:
-nell'aria (atmosfera) è 2,5x10^8 m/s;
-nell'acqua è 2x10^8 m/s;
-nel vuoto è 3x10^8 m/s.
Quest'ultimo è il valore numerico più grande nell'ambito della velocità, in tutto l'universo non vi è nessun corpo che può muoversi più velocemente della luce.
La luce presenta una doppia natura coesistente, corpuscolare e ondulatoria:
-la prima si basa sul fatto che la luce è composta da fotoni, cioè particelle composte da energia, senza massa, che viaggiano creando un onda elettromagnetica.
-la seconda si basa sul fatto che la luce è un'onda.
Caratteristiche delle onde
Ma da cosa è caratterizzata un'onda e cosa presenta?
I punti più alti di un'onda sono detti Crespe e la distanza fra due crespe è detta Lunghezza D'Onda (o Lambda) ed è costante. Il tempo che la luce percorre durante un lambda è definito Periodo. Inoltre, la Frequenza è il numero di oscillazioni complete che avvengono durante un secondo e si misura in Hz (GigaHertz)
λ = lambda
V = velocità = λ/T
f = frequenza = 1/T
T = periodo
Se sappiamo quindi che V=λ/T (cioè V=λx1/T), e che f=1/T, deduciamo che V=λxf. Questa è la formula per calcolare la velocità della luce ed è costante. Sapendo che λ e f hanno un prodotto costante, possiamo dire che sono inversamente proporzionali.
Spettro visibile e radiazioni
A seconda di diversi valori di λ, abbiamo diversi tipi di propagazione della luce e di radiazioni elettromagnetiche. Nanometri=nm.
Se il tipo di radiazione è al di sotto di 400nm o al di sopra di 780nm, non è visibile ad occhio nudo, e viene quindi definito Spettro Visibile, l'intervallo di valori compreso tra queste due grandezze.
Qualunque corpo, a seconda della sua temperatura superficiale, emette un certo tipo di radiazione luminosa e il colore di essa, ne indica la temperatura. Quindi anche noi esseri umani, emettiamo luce!
Radiazioni non visibili
Al di sotto dei 400nm troviamo:
-raggi UV, cioè gli ultravioletti, che sarebbero i raggi da cui proteggiamo la pelle e che causano i Melanoma (i tumori della pelle);
-raggi X, quelli utilizzati per le radiografie perché superano i tessuti molli, ciò li va a danneggiare;
-raggi γ, cioè i gamma, che vengono rilasciati durante le esplosioni radioattive.
Al di sopra dei 780nm:
-raggi IR, cioè gli infrarossi, sono i raggi che emettiamo noi;
-microonde, sono delle radiazioni che sfruttano la vibrazione delle molecole d'acqua e ciò in seguito permette la diffusione di calore mediante la conduzione termica;
-onde radio, sono tutte le onde/radiazioni emesse dalle apparecchiature moderne, quali smartphone, televisori, ecc.
Domande da interrogazione
- Qual è la principale fonte di luce nel nostro sistema solare?
- Qual è la velocità della luce nel vuoto e perché è significativa?
- Cosa caratterizza un'onda e quali sono le sue principali grandezze?
- Qual è l'intervallo dello spettro visibile e quali radiazioni non sono visibili all'occhio umano?
La principale fonte di luce è il sole, dove avvengono reazioni nucleari che generano calore e energia che si propagano radialmente.
La velocità della luce nel vuoto è di 3x10^8 m/s, ed è il valore più alto di velocità nell'universo, non esistendo corpi che possano muoversi più velocemente.
Un'onda è caratterizzata da crespe, lunghezza d'onda (λ), periodo (T) e frequenza (f), con la relazione V=λxf per calcolare la velocità della luce.
Lo spettro visibile è compreso tra 400nm e 780nm; al di sotto di 400nm troviamo raggi UV, raggi X e raggi γ, mentre al di sopra di 780nm ci sono raggi IR, microonde e onde radio.
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