Domande e risposte sulla luce

Che cos’è la luce? Con il termine luce si intende l’insieme delle onde elettromagnetiche a cui è sensibile l’occhio umano. In astronomia si è esteso il contenuto di tale termine a tutte le onde elettromagnetiche. La luce trasmette energia senza spostare materia. La rappresentazione di tutte le onde elettromagnetiche in relazione alle diverse lunghezze d’onda si dice spettro elettromagnetico. La velocità della luce è c=3x10 m/s. Alcuni fenomeni non trovano spiegazione nella teoria ondulatoria e sono giustificabili solo se si ipotizza che la luce sia composta di quanti chiamati fotoni. Ogni fotone ha una energia che dipende dalla frequenza(o dalla lunghezza d’onda): E= h v h= costante di Planck v= frequenza.
Quali sono le principali bande spettrali? Le principali bande classificate nello spettro elettromagnetico sono: onde radio, microonde, infrarosso, visibile, ultravioletto, raggi X e raggi gamma. La luce visibile occupa solo un piccolo intervallo dello spettro tra i 400nm(violetto) e i 700nm(rosso). Oltre alla banda del visibile, sulla superficie terrestre arriva dallo spazio la banda radio. Per analizzare la luce nelle altre bande dello spettro è necessario portare gli strumenti appositi fuori dall’atmosfera.
Che cos’è l’anno luce? La velocità della luce è una delle costanti della fisica, possiamo quindi definire una nuova unità di misura per la distanza: l’anno luce (a.l.) è la distanza percorsa dalla luce in un anno. Un anno luce equivale a 9.46 10 m, quasi 10mila miliardi di km. Si utilizzano anche i sottomultipli dell’anno luce: ora luce, minuto luce, secondo luce.
Come possiamo studiare la luce proveniente da un corpo celeste? Per studiare la luce proveniente da corpi celesti lontani ( e quindi deboli) è necessario raccoglierne una grande quantità. Per fare ciò si realizzano i telescopi (sia ottici che radiotelescopi), formati da uno specchio parabolico di grandi dimensioni (fino a 10m di diametro). Caratteristiche di ogni telescopio sono: lunghezza focale, luminosità, ingrandimenti e potere risolutivo. La luce, una volta raccolta, viene analizzata da uno spettrometro.
Che cosa rappresentano le grandezze luminosità e intensità? Con il termine luminosità (L) definiamo la potenza emessa da una sorgente luminosa, ossia l’energia emessa nell’unità di tempo (W). L’intensità(I) è la potenza che attraversa l’unità di superficie(W7m). La prima grandezza è riferita alla sorgente luminosa come può essere una stella; la seconda è riferita a un corpo come la Terra che assorbe l’energia proveniente da sorgenti a distanze diverse.
In che cosa consiste l’effetto Doppler? Quando una sorgente di luce si muove rispetto a un osservatore, la lunghezza d’onda percepita è maggiore di quella emessa nel caso di allontanamento; è minore nel caso di avvicinamento. La variazione è tanto maggiore quanto maggiore è la velocità della sorgente e tale legame è espresso da una equazione che permette di ricavare la velocità di avvicinamento o allontanamento della sorgente, rispetto all’osservatore.